Cukrzane biopaliwo
Izabela Klauza | 2007-07-01
Do grupy biopaliw, bioetanolu i biodiesela, dołączył wysokoenergetyczny 2,3-dimetylofuran (DMF). Naukowcy uważają, że po dokończeniu badań nad DMF, stanie się on liderem w przemyśle biopaliwowym.
DMF otrzymywany jest z oligosacharydów w wyniku wielu chemicznych i biologicznych obróbek. Oligosacharydy takie jak skrobia czy celuloza stanowią największy procent związków organicznych występujący w naturze, jednakże są najmniej wykorzystane. Budują je tysiące podjednostek składające się z 6 atomów węgla oraz podobnej ilości tlenu. Cząstka biopaliwa natomiast powinna zawierać od 5 do 15 atomów węgli oraz bardzo nieznaczącą ilość atomów tlenu.
Droga syntezy cząstek paliwowych z węglowodanów jest równie złożona jak ich struktura. Pierwszym etapem jest złamanie długich łańcuchów cukrowych, następnie usunięcie tlenu. Przy tym wszystkim trzeba użyć takich metod by podczas obróbki nie wyeksploatowała się energia jaką posiadają węglowodany. Istnieje kilka metod biologicznych (przy zastosowaniu enzymów i mikroorganizmów) oraz chemicznych, za pomocą których są produkowane biopaliwa takie jak biodiesel czy bioetanol. Jednakże nie są rozpowszechniane na dużą skalę, ze względu na swoje niedoskonałości, przede wszystkim w kosztach produkcji. Póki są inne źródła jak ropa naftowa takie produkcje, mimo, że o wiele bardziej przychylne środowisku naturalnemu, są nie praktykowane na większą skalę.
Schemat przestawia 3 obecnie znane drogi wykorzystania wielocukrów do produkcji biopaliw:
Podczas tworzenia syntetycznego diesela (A) ma miejsce duża utrata energii. Wadą obróbki wielocukrów przez Saccharomyces cerevisiae na drodze fermentacji jest zbyt długi czas produkcji etanolu (B). Połączeniem drogi A - chemicznej oraz B - biologicznej jest ścieżka produkcji DMF (C). Jest to enzymatyczne trawinie wielocukru (na schemacie przykład skrobi) do fruktozy, następnie katalityczne usunięcie 3 atomów węgla (wchodzą w skład wody powstałej podczas syntezy) prowadzi do powstanie HMF (5-hydroksymetylofurfural). Ten intermedia nie może stanowić cząstki paliwowej, gdyż ma złożone grupy boczne oraz polarną naturę. Dlatego też dalsze usunięcie kolejnych atomów tlenu (w tym wypadku 2) powoduje powstanie DMF (2,3- dimetylofuran).
Alternatywna droga syntezy biopaliwa łączy już poznane metody, z zachowaniem zalet oraz usunięciem wad wcześniej stosowanych technik. Na przykład krok biologiczny posiada tylko obróbkę enzymatyczną, a jest uboższy o długotrwały proces fermentacji, co prowadzi do utraty tylko 1/3 energii w porównaniu z syntezą etanolu.
Za wcześnie aby mówić o DMF jako o nowym biopaliwie, ale ten wysokoenergetyczny i hydrofobowy (nie absorbujący wody z atmosfery) związek będzie miał zapewne wielką rolę w przemyśle biopaliwpwym. Prowadzone są jeszcze badania nad wpływem DMF na zdrowie człowieka i środowisko.
Źródło:
Nature: Hybrid routes to biofuels, Lanny D. Schmidt and Paul J. Dauenhauer, 21 June 2007
Komentarze
An.Ka. | 2007-07-31 00:00:00
Być może się czepiam, ale cały artykuł jest na temat tego związku i tylko na schemacie jest podany prawidłowy skrót DMF, czyli 2,5-dimetylofuran.
---
Dziękuję bardzo, poprawione.