源自木质素和半纤维素的仿生液体显示出从木质纤维素中解放可发酵的糖的许可。
研究人员已经从木质素和半纤维素开始了“仿生液体”，两种副产品的生物料理，铺平了闭环生物燃料炼油厂。
虽然被称为离子液体的强烈溶剂，但对于从木质纤维素中解放可发酵的糖并改善先进生物燃料的经济性，甚至更有前景的候选者在地平线上进行了巨大的承诺。
美国能源部的研究人员在生物料理中开发了来自木质素和半纤维素的“仿生液体”，从生物料理的两副产品。jbei是由劳伦斯伯克利国家实验室（Berkeley Lab）领导的多机构伙伴关系，该理工学院是由科学办公室建立的，以加快先进的下一代生物燃料的发展。
“如果我们可以将现在的生物能源行业转化为福音，该怎么办？” Blake Simmons表示，这是一名化学工程师，冀北首席科技官员和冀北的解构部门负责人。“木质素被视为废物流，通常被燃烧，以产生生物遗料的热量和电力，但如果可以获得更高的经济价值，因此可以显着提高炼油厂的整体经济学。我们的仿生液体的概念为未来木质纤维素生物猎物的闭环过程开辟了门，对当前使用从石油来源合成的离子液体进行的其他基于离子液体的工艺技术对其他基于离子液体的工艺技术进行了深远的经济影响。“
将jbei的生物量预处理计划指导的西蒙斯和看似辛格是一篇论文的相应作者，描述了国家科学院（PNA）的诉讼程序中的这项研究。本文以“使用木质素和半纤维素衍生的离子液体”标题为“有效的生物量预处理”。牵头作者是亚伦索契。其他共同作者是Ramakrishnan Parthasarathi，Jian Shi，Sivakumar Pattathil，Dorian Whyte，Maxime Bergeron，Anthe George，Kim Tran，Vitalie Stavila，Sivasankari Venkatachalam和Michael Hahn。
储存在草叶和其他非粮食作物的纤维素糖，以及农业废物中，可用于制造先进的生物燃料，这可能大大减少了对释放近90亿公吨的过量的化石燃料的使用每年碳进入大气。每年在美国每年生产超过十亿吨生物量，并从这种生物质的燃料可以是清洁，绿色和可再生替代品的汽油，柴油和喷射燃料，加仑为基础。与乙醇不同，源自生物质的“辍学”的运输燃料有可能直接落入当今在当今的发动机和基础设施中，高度高于50％ - 而不会产生负面影响。
然而，如果包括纤维素乙醇，包括纤维素乙醇的生物燃料是商业成功，它们必须与化石燃料具有成本竞争力。这意味着必须开发经济技术，用于从纤维素生物质中提取可发酵的糖并将它们合成燃料和其他有价值的化学产品。一项重大挑战一直认为，与玉米籽粒中的简单糖不同，生物质中的复杂多糖深深地嵌入着叫木质素的坚硬的木质材料内。朱氏的研究人员通过用离子液体 - 完全由配对离子组成并且在室温下是液体而具有离子液体的生物量并且在室温下是液体来进行成本有效地解构生物质。从该jbei努力中出现的离子液体作为生物质加工的基准是基于咪唑鎓的熔盐，由不可再生的来源如石油或天然气制成。
“基于Imidazolium的离子液体有效且有效地溶解生物质，并且代表了一种非凡的生物质预处理平台，但咪唑鎓阳离子是昂贵的，因此受到大规模工业部署的限制，”Singh说。“要用可再生产品替换它们，我们在木质素和半纤维素中合成了一系列从芳香族醛的叔胺基离子液体。”
朱氏研究人员测试了仿生液体作为对生物量解构的预处理的效果，用于制造液体运输燃料的主要潜在作物之一。在与这些新的仿生液体孵育73小时后，糖产率在90-至95-百分点之间，葡萄糖和75-百分点之间的木糖。这些产率与用最佳性咪唑基离子液体预处理后获得的产率相当。
“木质素和半纤维素是农业工业，生物燃料植物和纸浆厂的副产品，这不仅使这些丰富的聚合物廉价，而且还允许闭环生物炼油厂，其中废物流中的木质素可以升级 - 循环和重复使用以制作更多的仿生液体，“Lead Traint Socha表示，他于纽约市布朗克斯社区学院可持续能源中心董事。
目前使用还原胺化和磷酸制成目前的仿生液，但Socha表示，研究团队现在正在研究使用替代还原剂和酸性，这将更便宜，更环境良性。
他说：“我们的结果为进一步研究生物燃料中的仿生液以及其他工业应用，为进一步研究了一个重要的基础。
这项研究得到了美国能源部科学办公室的支持。
出版物：Aaron Socha等，“使用源自木质素和半纤维素的离子液体的”高效生物量预处理“，2014年PNAS; DOI：10.1073 / pnas.1405685111
图像：劳伦斯·伯克利国家实验室
