Мировая потребность в топливе сохранится, даже когда запасы ископаемого топлива на Земле закончатся. Биоэтанол, который производится из остатков растений после того, как другие части использовались в качестве продуктов питания или других сельскохозяйственных продуктов, и поэтому его называют «вторым поколением», рассматривается как сильный потенциальный кандидат на замену, и такие страны, как США и Бразилия, далеки от него. впереди, когда дело доходит до производства биоэтанола из частей растений, таких как кукуруза или сахарный тростник. Детеныши кукурузы и сахарный тростник на самом деле являются частями растений, которые также можно использовать непосредственно в пищу, поэтому существует большое общественное сопротивление, чтобы согласиться с производством этого вида биоэтанола.
Поэтому большой проблемой является создание возможности производить биоэтанол из частей растений, которые нельзя использовать в пищу.
«Цель — производить биоэтанол из целлюлозы. Целлюлозу очень трудно расщепить, поэтому ее нельзя напрямую использовать в качестве источника пищи. Целлюлоза в больших количествах содержится в природе повсюду, например, в стеблях кукурузы.
Если мы сможем производить биоэтанол из стеблей кукурузы и хранить кукурузных детёнышей в пищу, мы прошли долгий путь », — говорит Пер Морген, профессор Института физики, химии и фармации Университета Южной Дании.
Целлюлоза состоит из длинных цепочек в клеточных стенках растений, и их трудно расщепить.
Однако это не невозможно: на рынке существуют различные запатентованные ферменты, которые могут выполнять свою работу и расщеплять целлюлозу до сахара, который затем используется для производства биоэтанола.
"Но запатентованные ферменты дорого покупать. Мы гордимся тем, что представляем полностью не содержащий ферментов метод, который не запатентован и не требует больших затрат. Эту технику может использовать каждый », — объясняет Пер Морген.
Вместе с коллегами из Багдадского университета и Университета Аль-Мутанна в Ираке он объясняет, что основную роль в новом методе играет не фермент, а кислота. Кислота называется RHSO3H и производится на основе рисовой шелухи.
"Мои иракские коллеги сделали кислоту из обработанной рисовой шелухи.
При мировом производстве риса в результате сжигания шелухи образуется огромное количество рисовой шелухи и золы, поэтому этот материал дешев и его легко достать », — говорит он.
Все дело в кислоте
Зола от обожженной рисовой шелухи имеет высокое содержание силиката, и это важное соединение в производстве новой кислоты.
Ученые соединили силикатные частицы с хлорсульфоновой кислотой, и это заставило молекулы кислоты прикрепиться к силикатным соединениям.
«В результате появилась совершенно новая молекула — кислота RHSO3H — которая может заменить ферменты в процессе расщепления целлюлозы до сахара», — объясняет Пер Морген.
Он особенно горд тем, что все уровни этого нового способа производства биоэтанола являются экологически чистыми и доступными для всех: каталитическая кислота производится ??из легкодоступных растений, оставшихся без присмотра, и его можно многократно использовать повторно.
Рецепт не может быть запатентован, а биоэтанол производится из целлюлозных растений, которые иначе не могут быть использованы ни для чего другого.«Целлюлоза — самый распространенный биологический материал в мире, поэтому ее много», — добавляет он.
С 2010 года в Дании было обязательным добавлять пять процентов этанола ко всему бензину, продаваемому в стране.
В бензин можно добавлять до 85 процентов биоэтанола, и это распространено в нескольких странах Южной Америки. Датские исследовательские институты и DONG Energy (Дания) уделяют большое внимание тому, как производить биоэтанол из бесполезных растительных остатков, таких как солома.
Использование биоэтанола вместо бензина снижает выбросы CO2 от автомобилей и потребление ископаемого топлива.
Изготовление новой кислоты
3 грамма золы от сгоревшей рисовой шелухи смешали со 100 мл каустической соды (NaOH) в пластиковом контейнере. Раствор перемешивали в течение 30 минут при комнатной температуре, чтобы содержание золы силиката превратилось в силикат натрия.
К раствору добавляли азотную кислоту для контроля его концентрации, а затем добавляли хлорсульфоновую кислоту. Когда pH приблизился к 10, начал образовываться белый гель. Добавление азотной кислоты продолжали до тех пор, пока pH не достигал 3, после чего гель оставался в течение 24 часов при комнатной температуре.
Затем его центрифугировали шесть раз с дистиллированной водой и, наконец, продукт очищали ацетоном. Затем продукт сушили при 110 градусах Цельсия в течение 24 часов и измельчали до мелкого порошка весом 6.4 грамма.
Этот порошок был RHSO3H.