Американские ученые из Университета штата Вашингтон открыли инновационный метод производства сахара из сельскохозяйственных отходов, в частности из кукурузных стеблей, что может существенно удешевить и упростить создание экологически чистого биотоплива. Эта разработка способна произвести настоящую революцию в сфере возобновляемой энергетики, превращая ранее бесполезные остатки урожая в ценное сырье.
Результаты исследования, опубликованные в научном журнале Bioresource Technology, описывают экспериментальный процесс, в котором для преобразования кукурузных остатков – стеблей, початков и другой биомассы – в недорогой сахар используются щелочные соли на основе сульфита аммония. Полученный сахар пригоден для дальнейшего производства биотоплива и различных биопродуктов, что делает технологию экономически привлекательной.
Бин Янг, профессор Департамента инженерии биологических систем WSU и один из ведущих авторов исследования, сообщает, что именно доступный по цене сахар является ключом к коммерческому успеху новых технологий, позволяющих получать топливо и полезные материалы из возобновляемой биомассы. По его словам, это открывает дорогу к широкому внедрению таких разработок.
Профессор Янг и его коллеги из Университета Коннектикута, Национальной лаборатории возобновляемой энергии (NREL), Лаборатории лесных продуктов Министерства сельского хозяйства США в Мэдисоне, штат Висконсин, а также из Университета Вашингтона в Сент-Луисе, штат Миссури, поставили перед собой задачу найти экономически эффективный способ переработки целлюлозной биомассы. Речь идет об отходах кукурузы и других культур, богатых трудноразлагаемыми компонентами – лигнином и целлюлозой.
Биомасса, будучи обильным и дешевым ресурсом, обладает огромным потенциалом как источник энергии и ценных химических соединений. Однако ее широкому использованию препятствует высокая стоимость переработки, обусловленная сложностью расщепления таких комплексных структурных молекул, как целлюлоза и лигнин. Преодоление этого барьера является основной задачей для исследователей в данной области.
Для раскрытия огромного потенциала этого ресурса жизненно необходимо разрабатывать новые технологии предварительной обработки, которые способны эффективно разрушать сложные полимеры, превращая их в доступный сахар. Именно такой подход и был реализован в новом исследовании.
В своей научной статье ученые подробно описывают разработанный ими процесс. Он включает предварительную обработку измельченных кукурузных остатков гидроксидом калия и сульфитом аммония при умеренных температурах. Такая подготовка сырья позволяет ферментам эффективно расщеплять целлюлозные полимеры до простого сахара. Важно, что этот сахар затем может быть легко ферментирован для получения биотоплива и других биопродуктов без необходимости сложного и дорогостоящего процесса восстановления химических реагентов.
По предварительным экономическим расчетам, благодаря оптимизации затрат за счет использования или продажи побочных продуктов, себестоимость полученного таким образом сахара может составить всего 28 центов за фунт. Это делает его абсолютно конкурентоспособным по сравнению с недорогим импортным сахаром, традиционно используемым в промышленности.
Данный перспективный проект получил финансовую поддержку от Управления технологий биоэнергетики Министерства энергетики США, что подчеркивает его государственную важность.
Сяовэнь Чэнь, ученый из NREL и главный исследователь проекта, заявляет, что на следующем этапе команда планирует масштабировать разработанную технологию предварительной обработки до пилотного уровня. Успешные испытания в более крупном масштабе станут важным шагом на пути к коммерциализации этого метода.
