Con la amenaza inminente de una crisis climática sobre nuestras cabezas, se ha vuelto crucial desarrollar alternativas eficientes a los combustibles fósiles. Una opción es utilizar fuentes limpias de combustibles llamados biocombustibles, que pueden producirse a partir de fuentes naturales como la biomasa.La celulosa polimérica a base de plantas es la forma más abundante de biomasa a nivel mundial y se puede convertir en materias primas como glucosa y xilosa para la producción de bioetanol un tipo de biocombustible. Pero este proceso es un desafío debido a la rigidez de la molécula.estructura densa, lo que lo hace insoluble en agua. Los químicos y los biotecnólogos de todo el mundo han utilizado técnicas convencionales como la radiación de microondas, la hidrólisis y la ultrasonicación para degradar este polímero, pero estos procesos requieren condiciones extremas y, por lo tanto, son insostenibles.
Para este fin, en un nuevo estudio publicado en Energía y combustibles , un equipo de investigación en Japón, que incluye al Dr. Takayasu Kawasaki Universidad de Ciencias de Tokio, al Dr. Heishun Zen Instituto de Energía Avanzada, Universidad de Kioto, al profesor Yasushi Hayakawa Laboratorio de Investigación y Aplicación de Haz de Electrones, Instituto de Ciencia Cuántica,Nihon University, el profesor Toshiaki Ohta Centro SR, Universidad Ritsumeikan y el profesor Koichi Tsukiyama Universidad de Ciencias de Tokio, desarrollaron una técnica novedosa para la degradación de la celulosa, basada en un tipo de láser llamado láser de electrones sin infrarrojos.IR-FEL, cuya longitud de onda es sintonizable en el rango de 3 a 20 μm. Este nuevo método es una tecnología verde prometedora para la degradación de la celulosa con cero emisiones. El Dr. Kawasaki dice: "Una de las características únicas del IR-FEL es que puede inducir una absorción de múltiples fotones para una molécula y puede modificar la estructura de una sustancia. Hasta ahora, esta tecnología se ha utilizado en los campos básicos de la física, la química y la medicina, pero queríamos utilizarla para estimular los avances.entecnología Ambiental."
Los científicos sabían que IR-FEL podría usarse para realizar reacciones de disociación en varias biomoléculas. La celulosa es un biopolímero compuesto de moléculas de carbono, oxígeno e hidrógeno, que forman enlaces covalentes de diferentes longitudes y ángulos entre sí. El polímero tienetres bandas infrarrojas en las longitudes de onda de 9.1, 7.2 y 3.5 μm, que corresponden a tres enlaces diferentes: el modo de estiramiento C? O, el modo de flexión H? C? O y el modo de estiramiento C? H, respectivamente., los científicos irradiaron celulosa en polvo ajustando la longitud de onda del IR-FEL a estas tres longitudes de onda. Luego, analizaron los productos utilizando técnicas como la espectrometría de masas de ionización por electropulverización y la microscopía infrarroja de radiación sincrotrón, que reveló que las moléculas de celulosa se habían descompuesto con éxito englucosa y celobiosa moléculas precursoras para la producción de bioetanol. No solo esto, sus productos se obtuvieron con altos rendimientos, haciendo que este proceso sea extremadamente eficiente. Dr. KawasakExplica: "Este fue el primer método en el mundo para obtener eficientemente glucosa de la celulosa mediante el uso de un IR-FEL.Debido a que este método no requiere condiciones de reacción severas, tales como solventes orgánicos nocivos, alta temperatura y alta presión, es superior a otros métodos convencionales ".
Además de generar biocombustibles, la celulosa tiene varias aplicaciones, por ejemplo, como biomateriales funcionales en membranas celulares biocompatibles, láminas antibacterianas y materiales de papel híbrido. Por lo tanto, el nuevo método desarrollado en este estudio es prometedor para diversas industrias, como la atención médica, tecnología e ingeniería. Además, el Dr. Kawasaki es optimista de que su método es útil para procesar no solo celulosa sino también otros componentes de la madera y puede ser un método innovador para reciclar la biomasa forestal. Concluye: "Esperamos que este estudiocontribuir al desarrollo de una sociedad "libre de petróleo".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Ciencias de Tokio . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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