Это позволит в будущем более полно перерабатывать и использовать растительную биомассу для энергетических целей, сообщается в статье исследователей, опубликованной в журнале Green Chemistry.
Хотя разработка биотоплива, этанола и дизельного топлива, ведется учеными уже довольно давно, массовое внедрение подобных продуктов в качестве альтернативы дорожающим и истощающимся ископаемым углеводородам, сдерживается рядом факторами. Во-первых, существующие в настоящее время технологии позволяют наиболее эффективно переработать в биотопливо только те пищевые сорта растений. Возникающая в таком случае конкуренция с продовольственным рынком, согласно опасениям экономистов, может привести к сильному росту цен на продукты питания.
Альтернативный же подход, когда в биотопливо перерабатывается только бросовая растительная биомасса, отходы сельского хозяйства и деревообработки, позволяет на настоящее время получить с экономической выгодой только отдельные компоненты топлива - их могут лишь добавлять в топливную углеводородную смесь, основой которой продолжают являтьсяископаемые углеводороды.
Первым, кто сумел показать, что бросовую растительную биомассу можно переработать в полноценное топливо, которое не будет нуждаться в добавках ископаемых компонентов, стал Джеймс Дюмесик (James Dumesic) из Университета Висконсин-Мэдисон в США
Согласно разработанному ученым принципу, растительная масса сначала подвергается гидролизу – частичному разрушению растительных биологических молекул-полимеров под действием воды. Вырабатывается левуленовая кислота, которая затем восстанавливается до другого химического соединения из класса кетонов – гамма-валеролактона. Валеролактон уже может использоваться как компонент топлива на основе ископаемых углеводородов, однако Дюмесик показал, что в ходе дальнейших химических превращений, эта кольцевая молекула может быть раскрыта в линейную углеводородную цепочку, и восстановлена до непредельных углеводородов с девятью атомами углерода в цепи.
Дальнейшее взаимодействие получившегося набора молекул между собой с участием кислотного катализатора приводит к их частичной полимеризации – олигомеризации и образованию смеси алкенов с 18 атомами углерода в цепи. Этот продукт после восстановления до насыщенных углеводородов, алканов, может использоваться в качестве авиационного топлива.
По признанию экспертов, мнение которых приводится в интернет-издании Королевского химического общества Chemistry World, это очень перспективная технология, однако ее успех, равно как и успех всей отрасли, будет зависеть от того, удастся ли наладить подобную переработку для всех видов бросовой растительной биомассы. В первую очередь, это касается производства исходных компонентов: гамма-валеролактона и левуленовой кислоты.
"