Целлюлоза как альтернативный источник топлива

Общеизвестный факт, что запасы природного топлива в земных недрах истощаются с каждым годом, не оставляет равнодушным ведущие умы всего мира. Уже давно ученые всего мира ищут разнообразные варианты альтернативных источников энергии. Один из таких методов состоит в процессе конвертирования карбогидратов в ГМФ (пяти-гидроксиметил-фурфурол), для проведения которого применяются токсичные катализаторы, имеющие в своей основе тяжелые металлы. Американскими учеными Висконсинского Университета, в числе которых был профессор биохимии Роналд Рейнс со своими ассистентами, была недавно разработана новая технология для получения ГМФ. Данная технология представляет собой непрерывный процесс с несколькими переходящими друг в друга стадиями. Протекает он в одном реакторе при условиях минимальной температуры и малотоксичного катализатора, в основе которого лежат органические соединения.

Подходящим материалом в данном случае может стать даже целлюлоза, из которой изготавливается привычная нам бумага для офиса. Этот натуральный полимер может быть конвертирован в ГМФ за три стадии. Первая стадия предусматривает гидролизацию целлюлозной массы в глюкозы, на второй стадии глюкоза проходит изомеризацию во фруктозу. И в конечном счете за счет дегидратации фруктозы и сахарозы образуется ГМФ. Целлюлоза может быть получена как из живой древесины, так и путем переработки использованной офисной бумаги.

Самой сложной на протяжении этого процесса стадией является вторая, так как преобразование глюкозы во фруктозу является достаточно сложной и трудоемкой задачей. Что касается катализатора, то американские ученые предложили заменить его фенилбороновой кислотой с добавлением хлорида магния, а также различных минеральных кислот. Результатом проводимых экспериментов явилось получение ГМФ в концентрации до 54%, что существенно превышает традиционные способы получения вещества.

Чтобы обеспечить необходимую скорость протекания конверсии, биохимикам пришлось использовать боронатный лиганд высочайшей концентрации, это позволяет также регенерировать катализатор путем экстракции на водной фазе с сохранением первоначальной активности вещества.

Учеными был проведен целый ряд экспериментов, призванных доказать работоспособность идеи. В этих экспериментах были использованы различные источники целлюлозы, в том числе бумага для офисной техники, газеты и целлюлозная вата. Чистота и качества использованного сырья напрямую влияли на концентрацию полученного ГМФ, которая варьировалась от 8 до 40%. Ученые остались довольны экспериментом и надеются, что в скором времени сумеют привести органический катализатор к получению желаемого выхода ГМФ.