Lignina jest jednym z głównych składników ścian komórkowych roślin. Zapewnia roślinom większą integralność strukturalną i odporność na ataki drobnoustrojów, ale z drugiej strony utrudnia ekstrakcję i wykorzystanie z materii roślinnej, zwanej biomasą. Zespół naukowców z University of California Riverside (UCR) opracował nową metodę taniego i łatwego rozkładania ligniny, dzięki czemu produkcja biopaliw nowej generacji może wkrótce stać się opłacalna i neutralna węglowo.
Wykorzystanie ligniny jest bramą do uzyskania tego, czego chcesz z biomasy w możliwie najbardziej ekonomiczny i przyjazny dla środowiska sposób. Zaprojektowanie procesu, który będzie w stanie lepiej wykorzystać zarówno ligninę, jak i cukry znajdujące się w biomasie, jest jednym z najbardziej ekscytujących wyzwań technicznych w tej dziedzinie. Prof. Charles Cai z UCR
Wkrótce biopaliwa zawitają do naszych samolotów i samochodów?
Aby sprostać temu wyzwaniu, prof. Cai wynalazł CELF (Co-solvent Enhanced Lignocellulosic Fractionation), co w wolnym tłumaczeniu oznacza frakcjonowanie lignocelulozowe wzmocnione współrozpuszczalnikiem. Jest to innowacyjna technologia wstępnej obróbki biomasy. CELF włącza tetrahydrofuran (THF) do procesu obróbki wstępnej, zwiększając wydajność i umożliwiając ekstrakcję ligniny, a dodatkową zaletą jest to, że sam THF można uzyskać z cukrów z biomasy.
Czytaj też: Takiego biopaliwa jeszcze nie było. Nie uwierzysz, z czego jest zrobione
W artykule opublikowanym w Energy & Environmental Science, naukowcy przedstawili ekonomiczne i środowiskowe zalety biorafinerii CELF w porównaniu z konwencjonalnymi paliwami na bazie ropy naftowej i wcześniejszymi metodami produkcji biopaliw.
W przypadku biopaliw pierwszej generacji jako surowce wykorzystywane są rośliny spożywcze, takie jak kukurydza, soja i trzcina cukrowa. Nie są one idealnym substratem dla biopaliw, gdyż w ten sposób są marnowane surowce, które mogłyby zostać wykorzystane jako pokarm. W zakładach drugiej generacji jako surowce wykorzystuje się niejadalną biomasę roślinną, np. pozostałości drewna z operacji mielenia, wytłoki z trzciny cukrowej lub prażone kukurydza, z których wszystkie są obfitymi, tanimi produktami ubocznymi działalności leśnej i rolniczej.
Naukowcy wykazali, że gęstsze surowce, takie jak topola z twardego drewna, przynoszą większe korzyści ekonomiczne i środowiskowe w porównaniu z alternatywami o mniejszej gęstości węgla, takimi jak stolarka kukurydziana. Wykorzystując topolę w biorafinerii CELF, można produkować zrównoważone paliwo lotnicze po cenie progowej wynoszącej zaledwie 3,15 dol. za galon ekwiwalentu benzyny, co znacznie podcinałoby obecne ceny paliwa do silników odrzutowych w USA. Obecny średni koszt galona paliwa do silników odrzutowych w USA wynosi 5,96 dol.
Czytaj też: Biopaliwa nie tak ekologiczne, jak się wydawało. Potrzeba lepszych alternatyw
Co więcej, badanie pokazuje, w jaki sposób wykorzystanie ligniny może poprawić ekonomikę biorafinerii, minimalizując jednocześnie ślad węglowy. W przeciwieństwie do starszych modeli biorafinerii, które spalają głównie ligninę w celu uzyskania energii, podejście CELF proponuje produkcję odnawialnych substancji chemicznych, przyczyniając się do sekwestracji dwutlenku węgla i łagodzenia zmiany klimatu.
Department of Energy Bioenergy Technologies Office (BETO) przyznało naukowcom nagrodę w wysokości 2 mln dolarów na utworzenie małej pilotażowej instalacji CELF na kampusie UCR. Ta pilotażowa instalacja będzie katalizatorem dalszych inwestycji w tę technologię, oferując realną alternatywę dla paliw kopalnych i ograniczając emisję dwutlenku węgla.
