Ethanol aus 2ième Generation wandeln Zellulose in Zucker


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Weiter Cellulose zu kleinen Zuckermolekülen

Ein Team von Wissenschaftlern aus dem Max-Planck-Forschungs der Kohlenstoff (MPI-KoFo) Mülheim-on-the-Ruhr hat sich für relativ leicht schneiden die Cellulose in seine Bestandteile, Zucker, ein neues Verfahren entwickelt. Dies könnte die Tür zur Produktion von Rohstoffen öffnen und Biokraftstoffen aus Biomasse aus Holz oder Pflanzenabfällen, so dass keine Konkurrenz zu Lebensmitteln.



Cellulose, die häufigste organische Molekül auf der Erde, ist die Hauptkomponente von Pflanzenzellen. Wie es besonders stabil ist, ist es schwierig gewesen, die Industrie in ihre elementaren Komponenten zu spalten. Eine beträchtliche Menge an Energie blieb auch ungenutzt.

Roberto Rinaldi, Regina Palkovits und Ferdi Schüth MPI-KoFo sind nun in der Lage, dieses Hindernis zu überwinden, indem ein fester Säurekatalysator und eine ionische Umgebung. Das Verfahren ebenfalls verwendet zu ermöglichen, um selektiv die langen Celluloseketten in kleine Stücke geschnitten, in einem Zeitraum von wenigen Stunden oder weniger. Darüber hinaus ist es ein Vorteil, dass nur wenige Nebenprodukte entstehen, die das Risiko von Komplikationen bei der Weiterverarbeitung reduziert. Der Katalysator kann am Ende der Reaktion zurückgewonnen und wiederverwendet werden.

In einem ersten Schritt platzieren die Forscher das Cellulosemolekül in einer ionischen Lösung. Es ist ein bei Raumtemperatur flüssiges Salz, das positiv und negativ geladene Elemente enthält. "Dieser Schritt macht die langen Celluloseketten für die folgenden chemischen Reaktionen zugänglich, und die Cellulose kann von festen Katalysatoren angegriffen werden", erklärt Schüth.

Das MPI-KoFo-Team hat inzwischen festgelegt, welche Eigenschaften ein Katalysator haben muss, um die Cellulose zu spalten. Das Material muss sauer sein, dh H + Protonen ergeben. Es muss auch eine große Oberfläche und Poren der richtigen Größe aufweisen, da die in der ionischen Lösung gelöste Cellulose sehr viskos ist, was den Transport der Ketten zum Katalysator erschwert. "Wir haben entdeckt, dass sich das chemisch modifizierte Harz besonders gut für die Spaltung der zuckergebundenen Cellulose eignet", sagt Schüth.

Mit der Zugabe von Wasser fallen die so verkürzten Zuckerketten nach unten, so dass sie leicht von der Lösung getrennt werden können. Die Forscher filtern die Lösung und gewinnen den Katalysator zurück. "Um schließlich die kleinsten Bestandteile der Cellulose zu erreichen, ist ein zusätzlicher Schritt erforderlich, beispielsweise durch den Einsatz von Enzymen." Diese schneiden kurze Ketten in isolierte Zuckermoleküle. Dieser Vorgang des "Abbaus" - von Cellulose bis zu Glucosemolekülen - wird Depolymerisation genannt.

Mit dem neuen Verfahren können unter anderem sehr stabile Anlagenteile wie mikrokristalline Cellulose oder auch Holz geschnitten werden. "Wir können sagen, dass dank dieser Methode der Abbau von Holz in Zucker möglich ist", kommentiert F. Schüth.

Diese Behandlung der Cellulose eröffnet viele Möglichkeiten der Anwendungen. Die Zuckermoleküle können somit erhalten werden, unterzogen, um Fermentation und Ethanol produziert dann als Biokraftstoff ohne Nahrung konkurrieren. Reste von Holz oder Stroh könnte als Basismaterial verwendet werden. Ein wichtiger bleibt Entwicklungsarbeit vor der Verwendung dieses Groß Verfahren durchgeführt werden. Ionische Lösungen sind vor allem sehr teuer, erfordert seine Verwendung in den Produktionskreislauf und damit die Entwicklung eines Recycling-Ansatz.

Ferdi Schüth - Max-Planck-Institut für Kohlenforschung, Mülheim an der Ruhr - tel: + 49 208 306 2373 - e-mail: schueth@mpi-muehlheim.mpg.de

Quelle: BE Deutschland


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