Közvetlenül üzemanyaggá alakítható a glükóz

Nagy lépést tettek a megvalósítható bioüzemanyag irányába a héten. Az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumának tudósai szerint meg van a módszer a növények természetes cukrainak petróleum alapú vegyületekké történő közvetlen átalakítására.

A glükózból és fruktózból hidroximetilfurfurol (HMF) nyerhető ki, ami üzemanyagként is alkalmazható, eddig azonban jelentős mennyiségű melléktermék is képződött, ami igencsak megkeserítette a glükóz biofinomításának gazdaságilag is életképes módszerein dolgozó kutatók életét. A növényi keményítőben és cellulózban megtalálható glükóz a legnagyobb mennyiségben előforduló természetes cukor, melyből a HMF hatékony kinyerése rendkívüli kihívást jelent, összegzett a kutatás vezetője, Z. Conrad Zhang.

Amellett, hogy az eddigi módszerek csak kis mennyiségeket eredményeztek, még jelentős melléktermék is képződött, többek közt a cukor vagy keményítő savas főzésekor keletkező egybázisú levulinsav, melyek eltávolítása olyan költségekkel járt, hogy az versenyképtelenné tette az így kapott bioüzemanyagot a petróleum alapú vegyületekkel szemben.

Zhang és csapata egy új, nem savas katalizátor rendszert vetett be, ami a cellulóz oldására alkalmas környezetbarát oldószerből, egy úgy nevezett ionos folyadékból és egy fém-klorid katalizátorból tevődik össze. A fém-klorid eddig is jól boldogult a fruktózzal, a glükóz esetében azonban annyi szennyeződés keletkezett, hogy nem volt érdemes foglalkozni vele, pedig a fruktóz jóval kisebb mennyiségben áll rendelkezésre. Az ionos folyadék amellett, hogy lehetővé teszi a fém-kloridnak a cukrok HMF-é alakítását, egy másik nagy előnnyel is rendelkezik, újrahasznosíthatóságának köszönhetően a többi módszerrel ellentétben nem képez szennyvizet. A technikával a kutatóknak a glükóz 70, míg a fruktóz 90 %-át sikerült HMF-é alakítani, jelentősen csökkentve a szennyeződéskeletkezési rátát.


A módszer mögött álló folyamat még nem igazán ismert, Zhang elmélete szerint a fém-klorid katalizátorok egy atomcserélő fázisban fejtik ki a hatásukat, amikor a cukrok egy úgynevezett mutarotáción mennek keresztül, melyben egy H (hidrogén) és OH (hidroxil csoport) cserél helyet. Zhang magyarázata szerint a csere során a molekula megnyílik, ami lehetővé tesz egy hidrid átvitelt, melyen keresztül a glükóz fruktózzá alakul.

Zhang következő lépése az ionos folyadék és a fém-klorid kombinációk variálása lesz, hogy lássa vajon növelhető-e a HMF kinyerés a glükózból, ami tovább csökkentené a különválasztási és finomítási költségeket. Az így kapott olajpótló nem csupán az üzemanyaggyártásban, de a műanyagiparban és számos háztartási és nagyüzemi vegyszernél is egy környezetbarát, megújítható növényi alapanyagot biztosítana.