Мачтовый материал для гоночных яхт – ключ к созданию экологически чистого биотоплива

Мачтовый лесоматериал и образцы древесины, предоставленные Отделом экспериментального сортовыведения при Комиссии по лесному хозяйству Великобритании, играют ключевую роль в поисках  экологически безопасного биотоплива.

Целлюлоза является самым распространённым органическим полимером на Земле и поэтому может стать основным источником глюкозы для производства биотоплива. Однако ее структура в растениях и древесине настолько сложна, что для ее расщепления требуется многокомпонентная комбинация ферментов, что существенно затрудняет и повышает стоимость процесса.

Недавно международная группа экспертов, включая специалистов из Ноттингемского университета Великобритании, впервые дала подробное описание структуры целлюлозных волокон в древесине.

Результаты проведенного ими исследования, опубликованные в ведущем американском журнале «ProceedingsoftheNationalAcademyofSciences» («Известия Национальной академии наук»), станут ключевым элементом для дальнейшей разработки устойчивых, экологически чистых композитных материалов и биотоплива второго поколения.

Кристаллическая структура целлюлозы в водорослях была подробно изучена еще десятилетие назад. Однако в волокнах древесины и хлебных злаках лишь половина имеет кристаллическую структуру, оставшаяся часть хаотична. Основная задача исследования заключалась в том, чтобы понять, как соединяются между собой  структурированная и бесструктурная части.

Десять лет спустя доктор Анвеша Фернандес, биофизик из Центра интегративной фитобиологии при Ноттингемском университете, в сотрудничестве с учеными из университетов Глазго, Бата, Киля и Дарема, государственной организации «HistoricScotland», а также Института лесоводства Новой Зеландии и института Лауэ-Ланжевена наконец смогла объяснить, как целлюлоза, содержащаяся в растениях, определяет их форму и обеспечивает их механическую прочность – два фактора, которые предотвращают быстрое разложение древесины и существенно осложняют ее преобразование в биотопливо.

Доктор Фернандес объясняет: «Биотопливо производится путем химического расщепления целлюлозы, содержащейся в сырье, до глюкозы. Далее глюкоза ферментируется в биоэтанол. Расщепление целлюлозы – самый сложный этап. Поэтому четкое понимание ее структуры является настоящим прорывом в развитии технологии производства биотоплива, основанной на использовании ферментов».

Для проведения исследования потребовалась древесина, целлюлоза которой имеет максимально упорядоченную структуру, что придает материалу чрезвычайно высокую удельную прочность. Ученые выбрали древесину канадской ситхинской ели, используемую при производстве мачт для классических гоночных яхт. Этот материал применяли в самолетостроении еще в 40-е года 20-го века. Исследователи также использовали образцы ели, предоставленные Отделом экспериментального сортовыведения при Комиссии по лесному хозяйству Великобритании.

Доктор Фернандес добавляет: «В ходе проведения исследований мы обнаружили, что хотя волокна целлюлозы плотно прилегают друг к другу, поверхность некоторых из них остается вполне доступной. На самом деле, некоторые из волокон обладают такой структурой, к которой могут прикрепляться ферменты. Это знание поможет нам разработать технологию производства биотоплива с помощью ферментов».

Первоначально доктор Анвеша Фернандес проводила свои испытания в лаборатории доктора Майкла Джарвиса на факультете химии университета Глазго. Работа было продолжена после того, как исследовательница объединила усилия с коллегами из Ноттингемского университета.

EnergyDaily, перевод с английского – Наталья Пристром

http://www.biofueldaily.com/reports/Mast_from_classic_racing_yacht_holds_one_of_the_keys_to_sustainable_biofuels_999.html