2th Generation Ethanol: Conversione di cellulosa in zuccheri

Passa dalla cellulosa a piccole molecole di zuccheri

Un team di scienziati dell'Istituto Max Planck per la ricerca sul carbonio (MPI-KoFo) a Mühlheim-sur-la-Ruhr ha sviluppato un nuovo metodo che consente alla cellulosa di essere scomposta relativamente facilmente nei suoi elementi costitutivi, gli zuccheri. Ciò potrebbe aprire la porta alla produzione di materie prime e biocarburanti da biomasse da legno o scarti vegetali, quindi senza concorrenza con i prodotti alimentari.

La cellulosa, la molecola organica più comune sulla terra, è il componente principale delle cellule vegetali. Poiché è particolarmente stabile, è stato finora difficile per l'industria suddividerlo nelle sue componenti elementari. Una notevole quantità di energia è stata quindi lasciata inutilizzata.

Roberto Rinaldi, Regina Palkovits e Ferdi Schüth di MPI-KoFo sono ora riusciti a superare questo ostacolo, utilizzando un catalizzatore acido solido e un mezzo ionico. Il processo risultante consente di suddividere selettivamente le lunghe catene di cellulosa in piccoli pezzi in poche ore o meno. Inoltre, un vantaggio è che compaiono pochi sottoprodotti, il che riduce il rischio di complicanze dopo il trattamento. Il catalizzatore può essere recuperato e riutilizzato alla fine della reazione.

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In primo luogo, i ricercatori collocano la molecola di cellulosa in una soluzione ionica. È un sale, liquido a temperatura ambiente, che contiene elementi caricati positivamente e negativamente. "Questo passaggio rende le lunghe catene di cellulosa accessibili per le seguenti reazioni chimiche, e la cellulosa è quindi attaccabile da catalizzatori solidi", spiega F. Schüth.

Il team di MPI-KoFo ha nel frattempo determinato quali proprietà deve avere un catalizzatore per scindere la cellulosa. Il materiale deve essere acido, cioè in grado di dare protoni H +. Deve inoltre avere un'ampia superficie e pori della giusta dimensione, perché la cellulosa disciolta nella soluzione ionica è molto viscosa, il che complica il trasporto delle catene al catalizzatore. "Abbiamo scoperto che la resina chimicamente modificata è particolarmente adatta alla scissione dei legami zuccherini della cellulosa", continua Ferdi Schüth.

Con l'aggiunta di acqua, le catene di zucchero così accorciate affondano sul fondo, in modo che sia facile separarle dalla soluzione. I ricercatori quindi filtrano la soluzione e recuperano il catalizzatore. "Per ottenere finalmente i più piccoli elementi costitutivi della cellulosa, è necessario un ulteriore passaggio tramite, ad esempio, l'uso di enzimi". Questi tagliano le catene corte in molecole di zucchero isolate. Questo processo di "scomposizione" - dalla cellulosa alle molecole di glucosio - è chiamato depolimerizzazione.

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Il nuovo metodo consente, tra le altre cose, di tagliare componenti vegetali molto stabili, come la cellulosa microcristallina o anche il legno. "Possiamo quindi dire che, grazie a questo metodo, è possibile lo smantellamento del legno in zuccheri", commenta F. Schüth.

Questo trattamento a base di cellulosa apre molte possibilità di applicazione. Le molecole di zucchero così ottenute potrebbero essere sottoposte a fermentazione alcolica e l'etanolo quindi prodotto come biocarburante, senza competere con i prodotti alimentari. Come materiale di base possono essere utilizzati scarti di legno o paglia. Tuttavia, resta ancora da fare un lavoro di sviluppo significativo prima di utilizzare questo metodo su larga scala. Le soluzioni ioniche sono in particolare molto costose, il che richiede il loro riutilizzo nel ciclo produttivo, e quindi lo sviluppo di un approccio al riciclo.

Ferdi Schüth - Max-Planck-Institut für Kohlenforschung, Mühlheim an der Ruhr - tel: +49 208 - e-mail: schueth@mpi-muehlheim.mpg.de

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Fonte: BE Germania

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