Новый простой метод может снизить стоимость производства биотоплива
Исследователи из Университета Северной Каролины разработали простую, эффективную и относительно недорогую технику удаления лигнина из растительного сырья для производства биотоплива, что может снизить его стоимость.
Лигнин, природный защитник клеточных стенок растений, трудно разрушить или удалить из биомассы, например, из несъедобных частей кукурузы. Однако его необходимо извлечь, чтобы получить богатую энергией целлюлозу, используемую для создания биотоплива.
«Поиск недорогих способов удаления лигнина — одно из самых больших препятствий для производства рентабельного биотоплива, — говорит Эзинн Ачиниву, аспирант по химическому и биомолекулярному инжинирингу и ведущий автор исследования. — И наш подход очень перспективен».
Исследователи начали с создания ряда жидких солей, называемых «протонными ионными жидкостями» (PIL). Их приготовление довольно недорогое, так как они получаются смешиванием кислоты, такой как уксусная кислота, и основания (класс химических материалов под названием амины). В процессе предварительной обработки одну из PIL смешивают с биомассой, затем нагревают и перемешивают. Лигнин растворяется в PIL, оставляя целлюлозу в виде твердого остатка. Затем целлюлозу, которую теперь гораздо легче перерабатывать, легко фильтруют из смеси для следующих этапов производства биотоплива.
Оставшуюся жидкую смесь PIL-лигнин затем можно нагреть для дистилляции (испарения) PIL, оставляя лигнин в виде черного порошка. Пары PIL собирают и охлаждают для восстановления жидкой PIL с целью её повторного использования. Лигнин также ценен, так как может использоваться для производства полимеров или других химических продуктов, что может компенсировать расходы на работу предприятия по производству биотоплива.
«Эта техника на основе PIL легко масштабируется и, вероятно, будет более энергоэффективной и менее дорогой, чем существующие методы предварительной обработки биомассы для удаления лигнина», — отмечает Ачиниву.
В настоящее время исследователи работают над применением метода к древесине и другим видам сырья, а также над лучшим пониманием и тонкой настройкой взаимодействий между PIL и лигнином. «Если мы лучше поймем, как PIL растворяет лигнин, мы сможем сделать процесс еще более эффективным, используя меньше энергии и извлекая больше лигнина», — говорит Ачиниву.