Biyoetanol için Bitki Selülozunu Parçalayacak Yeni Çözücüler
Fotoğraf: Selülozik bitki biyokütlesinden etanol üretmek için uygun çözücülere ihtiyaç vardır. Sıvı zwitter iyonların bunun için uygun olduğu görülse de zwitter iyonları sıvılaştırmak zordur ve türler kesinlikle sınırlandırılmıştır. Bu nedenle katı zwitter iyonlar, katı-katı karışımlarından sıvı olan derin ötektik çözücüler yapılarak sıvılaştırılır. Sıvılaştırılmış zwitter iyonik çözücü, selülozu çözebilir. Kredi: Kanazawa Üniversitesi
Kanazawa Üniversitesi Bilim ve Mühendislik Enstitüsü’nden bilim adamları, biyoetanol üretimi için bitki selülozunun sert yapısını parçalamak için yeni çözücü karışımları geliştirdiler. Bu yeni çözücüler, ılıman koşullar altında çalışır, azaltılmış toksisiteye sahiptir ve şu anda mevcut çözücülere kıyasla daha çevre dostudur. Bu çalışma, mevcut durumda kullanılmayan biyokütlenin yakıta dönüştürülmesi için geliştirilmiş teknolojilere yol açabilir.
Dallı darı veya şeker kamışından üretilen etanol gibi biyoyakıtlar, yenilenemeyen fosil yakıtlara olan bağımlılığımızı azaltmamıza izin verebilir. Bununla birlikte, biyoyakıt üretme süreci genellikle uzun polimer zincirlerinden oluşan bitkilerden gelen selülozu daha küçük şeker moleküllerine parçalamayı gerektirir. Selüloz, onu kimyasallara karşı son derece dirençli kılan karmaşık bir hidrojen bağlama ağına sahiptir. Selülozu işlemek için mevcut yöntemler, sert reaksiyon koşullarına ve toksik kimyasallara dayanmaktadır.
Son zamanlarda, Kanazawa Üniversitesi’nden bilim adamları, selülozu çözme yeteneğine sahip yeni çözücüler oluşturmak için “zwitter iyon” adı verilen özel bir molekül sınıfı kullandılar. Zwitter iyonlar, hem pozitif hem de negatif yüke sahip olmaları bakımından özel olmakla birlikte molekül üzerinde farklı konumlarda bulunurlar, bu nedenle birbirlerini nötralize edemezler. Bu yükler, selülozun parçalanmasını engelleyen hidrojen bağlarını kırmada oldukça etkilidir. İlk yazar Gyanendra Sharma’nın açıklaması şu şekildedir: “Normal reaksiyon koşulları altında neredeyse tüm zwitter iyonlar katı olduğundan, deneylerimizde ötektik karışımlar kullanılmıştır.” Bir ötektik sistem, kendisini oluşturan parçalardan daha düşük bir erime noktasına sahip maddelerin bir karışımıdır. Bu, farklı yapılara sahip moleküller kullanılarak gerçekleştirilir, böylece düzenli kristallerin oluşturulması daha zordur.
Bu deneylerde, ekip dört farklı zwitter iyon’u çeşitli oranlarda karıştırmış ve 100°C’nin altında sıvı olan 22 kombinasyon elde etmiştir. Bunlardan iki karışım da selülozu çözmede oldukça etkilidir. Kıdemli yazar Kosuke Kuroda, “Çalışmamız, daha yenilenebilir bir enerji ekosistemine doğru ilerlerken, günümüzde kullanılan toksik kimyasalların çoğunu daha çevre dostu alternatiflerle değiştirmenin mümkün olduğunu göstermiştir” dedi. Bu araştırma, herhangi bir molekülün tek başına sahip olmadığı özelliklere sahip karışımlar oluşturmak için zwitter iyon kombinasyonlarını kullanma potansiyelini ortaya çıkarmaktadır.
Çalışma, Carbohydrate Polymers’de yayınlanmıştır.
Kaynak: phys.org