Учёные нашли потенциальный ключ к энергии биомассы

Исследователи из Лос-Аламосской национальной лаборатории Министерства энергетики США и Центра биоэнергетики Великих озёр обнаружили потенциальный ключ для высвобождения энергетического потенциала из несъедобных материалов биомассы, таких как листья и стебли кукурузы или просо прутьевидное.

В статье, опубликованной в Journal of the American Chemical Society, исследователи описывают потенциальный метод предварительной обработки, который может сделать растительную целлюлозу в пять раз более усвояемой ферментами, превращающими её в этанол.

Проблема с целлюлозой

Одна из ключевых трудностей в создании биотоплива из растительного вещества заключается в том, что целлюлоза имеет тенденцию образовывать упорядоченную сеть плотно упакованных молекул. Эти листы укладываются друг на друга и прочно связываются из-за взаимодействий между атомами водорода, что предотвращает атаку ферментов на отдельные молекулы целлюлозы.

Решение с помощью аммиака

Используя вычислительные методы и молекулярное моделирование, учёные изучили, как целлюлоза структурно изменяется при предварительной обработке аммиаком. Моделирование и экспериментальные данные показали, что предварительная обработка снижает прочность водородных связей в целлюлозной сети. Это значительно уменьшило плотность сети целлюлозы и сделало её более уязвимой для превращения в сахар ферментами, полученными из грибов.

Результат

Конечным результатом является потенциально менее затратный и менее энергоёмкий режим предварительной обработки, который делает целлюлозу в пять раз легче для атаки ферментами. Это помогает решить некоторые потенциальные ценовые барьеры, связанные с использованием биомассы для биотоплива.