الحصول على الوقود الحيوي من خلال عملية كيميائية بسيطة

يتمتع الخليط الخاص والجديد من المذيبات والمواد المضافة، والذي تم بالفعل تقديم طلب براءة اختراع له، بقدرة غير عادية على إذابة السليلوز، وهو أحد المواد العضوية الأكثر شيوعًا على هذا الكوكب، والذي يعتبره العديد من الباحثين بديلاً واعداً للوقود الأحفوري.

تعمل العملية الكيميائية في خطوتين فقط على تحويل الكتلة الحيوية الخام إلى وقود حيوي. الخطوة الأساسية في العملية الجديدة هي الخطوة الأولى، حيث يتم تحويل السليلوز إلى 5-هيدروكسي ميثيل فورفورال HMF، وهي مادة أولية لمجموعة واسعة من المواد الكيميائية القيمة.

يقول رونالد رينز، الأستاذ في أقسام الكيمياء الحيوية والكيمياء بجامعة ويسكونسن في الولايات المتحدة: "لقد أثبتت مجموعات أخرى بالفعل بعض الخطوات المنفصلة التي ينطوي عليها تحويل الكتلة الحيوية إلى HMF، عندما تكون المادة الأولية هي الجلوكوز أو الفركتوز". نحن. "على النقيض من ذلك، قمنا بتنفيذ العملية بأكملها في خطوة واحدة، حيث كانت المادة الأولية هي الكتلة الحيوية نفسها."

قام فريق البحث بتطوير نظام مذيب فريد يتيح العملية المذكورة أعلاه. يتمتع الخليط الخاص والجديد من المذيبات والمواد المضافة، والذي تم بالفعل تقديم طلب براءة اختراع له، بقدرة غير عادية على إذابة السليلوز، وهو بوليمر يتكون من سلاسل طويلة من جزيئات السكر عالية الطاقة الموجودة في النباتات. وبما أن السليلوز هو أحد المواد العضوية الأكثر شيوعاً على وجه الأرض، فإن العديد من الباحثين يعتبرونه بديلاً واعداً للوقود الأحفوري.

يوضح الباحث الرئيسي: "إن نظام المذيبات قادر على إذابة الصوف القطني، وهو في الأساس السليلوز النقي". "وهذا نظام بسيط - ليس مسببا للتآكل أو خطيرا أو باهظ الثمن أو كريه الرائحة."

وفي الوقت نفسه، يتغلب هذا النهج على مشكلة مزعجة أخرى، وهي اللجنين، وهو الغراء النباتي الذي يربط جدران الخلايا النباتية ببعضها البعض. تعمل هذه المادة بمثابة قفص يحمي السليلوز الذي يغلفه. ومع ذلك، استخدم فريق البحث مواد كيميائية صغيرة بما يكفي للانزلاق بين جزيئات اللجنين، حيث تعمل عن طريق إذابة السليلوز وتقسيمه إلى مكوناته الفردية وتحويل هذه المكونات مباشرة إلى المنتج النهائي المطلوب HMF.

وفي الخطوة الثانية، قام فريق البحث بتحويل هذه المادة إلى الوقود الحيوي الواعد 2,5-ثنائي ميثيل فوران (DMF). معًا، بلغ الاستخدام الإجمالي لعملية تحويل الكتلة الحيوية إلى وقود حيوي المكونة من خطوتين تسعة بالمائة، أي أن تسعة بالمائة من القطن، الذي كان في عينة النبات الأصلية، تم تحويله إلى وقود حيوي.

يقول الباحث، المتحمس للاحتمالات الجيدة لاستخدام المادة كوقود حيوي: "إن استخدام المنتج النهائي لا يزال غير جيد، لكن المرحلة الثانية لم يتم تحسينها بعد". ويوضح أن المادة تحتوي على نفس كمية الطاقة التي يتمتع بها البنزين، ولا تذوب في الماء (وبالتالي لن تلوث خزانات المياه المختلفة) وهي مناسبة للبنى التحتية لنقل الوقود السائل الموجودة بالفعل. يتم استخدامه بالفعل اليوم كمادة مضافة للبنزين.

وبالإضافة إلى الصوف القطني، اختبر فريق البحث أيضًا طريقتهم في إزالة نشارة الخشب من أشجار الصنوبر، وسيقوم الباحثون بجمع عينات إضافية من أنواع مختلفة. طريقتنا عامة جدًا لدرجة أنني أعتقد أنه يمكننا تحضير هاتين المادتين المهمتين (DMF، HMF) من أي نوع من الكتلة الحيوية".

أخبار البحث من الجامعة