छोटे चीनी अणुओं को सेल्यूलोज जाएं

Mühlheim-sur-la-Ruhr में मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर कार्बन रिसर्च (MPI-KoFo) के वैज्ञानिकों की एक टीम ने एक नया तरीका विकसित किया है जो सेल्यूलोज को अपने बिल्डिंग ब्लॉक्स, शक्कर में अपेक्षाकृत आसानी से टूटने देता है। यह कच्चे माल और लकड़ी या संयंत्र कचरे से प्राप्त बायोमास से जैव ईंधन के उत्पादन के लिए दरवाजा खोल सकता है, इसलिए खाद्य उत्पादों के लिए प्रतिस्पर्धा के बिना।

सेल्यूलोज, पृथ्वी पर सबसे आम कार्बनिक अणु, पौधों की कोशिकाओं का मुख्य घटक है। चूंकि यह विशेष रूप से स्थिर है, इसलिए उद्योग के लिए इसे अपने प्राथमिक घटकों में बदलना कठिन था। इस प्रकार ऊर्जा की एक महत्वपूर्ण मात्रा को अप्रयुक्त छोड़ दिया गया था।

MPI-KoFo से रॉबर्टो रिनाल्डी, रेजिना पल्कोविट्स और फेरडी शूथ अब एक अम्लीय ठोस उत्प्रेरक और एक आयनिक माध्यम का उपयोग करके इस बाधा को दूर करने में कामयाब रहे हैं। परिणामी प्रक्रिया सेल्यूलोज की लंबी श्रृंखलाओं को चुनिंदा रूप से घंटों या उससे कम समय में छोटे टुकड़ों में विभाजित करने की अनुमति देती है। इसके अलावा, एक फायदा यह है कि कुछ उप-उत्पाद दिखाई देते हैं, जो उपचार के बाद जटिलताओं के जोखिम को कम करता है। उत्प्रेरक को प्रतिक्रिया के अंत में पुनर्प्राप्त और पुन: उपयोग किया जा सकता है।

सबसे पहले, शोधकर्ता सेल्यूलोज अणु को एक आयनिक समाधान में रखते हैं। यह एक नमक है, जो कमरे के तापमान पर तरल है, जिसमें सकारात्मक और नकारात्मक रूप से आवेशित तत्व होते हैं। "यह कदम निम्नलिखित रासायनिक प्रतिक्रियाओं के लिए सेलूलोज़ की लंबी श्रृंखला को सुलभ बनाता है, और सेलूलोज़ इस प्रकार ठोस उत्प्रेरक द्वारा हमला करने योग्य है", एफ शूथ बताते हैं।

MPI-KoFo टीम ने इस बीच निर्धारित किया है कि सेल्युलोज को साफ करने के लिए एक उत्प्रेरक के पास कौन से गुण होने चाहिए। सामग्री अम्लीय होनी चाहिए, यह कहना है कि एच + प्रोटॉन देने में सक्षम है। इसमें एक बड़ा सतह क्षेत्र और सही आकार का छिद्र भी होना चाहिए, क्योंकि आयनिक घोल में घुलने वाला सेल्यूलोज बहुत चिपचिपा होता है, जो जंजीरों के परिवहन को उत्प्रेरित करता है। "हमने पाया है कि रासायनिक रूप से संशोधित राल विशेष रूप से सेल्यूलोज के चीनी बांड के दरार के अनुकूल है", फेरडी शूथ जारी है।

पानी के अतिरिक्त के साथ, इस प्रकार छोटा चीनी श्रृंखला नीचे तक डूब जाता है, ताकि उन्हें समाधान से अलग करना आसान हो। फिर शोधकर्ता समाधान को फ़िल्टर करते हैं और उत्प्रेरक को पुनर्प्राप्त करते हैं। "अंत में सेल्युलोज के सबसे छोटे भवन ब्लॉकों को प्राप्त करने के लिए, एक अतिरिक्त कदम के माध्यम से आवश्यक है, उदाहरण के लिए, एंजाइम का उपयोग।" ये अलग चीनी अणुओं में छोटी श्रृंखलाओं को काटते हैं। "टूटने" की इस प्रक्रिया को - सेलुलोज से ग्लूकोज के अणुओं को - डीपोलाइराइजेशन कहा जाता है।

नई विधि अन्य चीजों के साथ, बहुत स्थिर पौधों के घटकों को काटने के लिए संभव बनाती है, जैसे कि माइक्रो-क्रिस्टलीय सेल्यूलोज, या यहां तक ​​कि लकड़ी। "हम इस प्रकार कह सकते हैं कि, इस विधि के लिए धन्यवाद, लकड़ी का शक्कर में विघटन संभव है", F. Schüth टिप्पणी करता है।

इस सेल्यूलोज उपचार से आवेदन के कई रास्ते खुल जाते हैं। इस प्रकार प्राप्त चीनी अणुओं को अल्कोहल किण्वन और इथेनॉल के अधीन किया जा सकता है और फिर खाद्य उत्पादों के साथ प्रतिस्पर्धा किए बिना एक जैव ईंधन के रूप में उत्पादित किया जाता है। लकड़ी या पुआल के स्क्रैप को मूल सामग्री के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। हालांकि, बड़े पैमाने पर इस पद्धति का उपयोग करने से पहले महत्वपूर्ण विकास कार्य किया जाना बाकी है। विशेष रूप से, आयनिक समाधान बहुत महंगे हैं, जो उत्पादन चक्र में उनके पुन: उपयोग की आवश्यकता है, और इसलिए एक रीसाइक्लिंग दृष्टिकोण का विकास।

फेर्डी शूथ - मैक्स-प्लैंक-इंस्टीट्यूट फर कोहलेनफॉर्स्चुंग, मुहालहेम ए डेर रूहर - दूरभाष: +49 208 306 2373 - ईमेल: schueth@mpi-muehlheim.mpg.de

स्रोत: जर्मनी बीई