Nowy sposób na pozbycie się odpadów rolniczych? Odkrycie naukowców
Mowa o badaczach z Uniwersytetu Kiusiu (Kyushu) znajdującego się na wyspie o tej samej nazwie. Zespół pod przewodnictwem profesora Shuntaro Tsubaki wyniki swoich badań opublikował 16 grudnia 2024 roku w tygodniku naukowym ACS Sustainable Chemistry & Engineering (Zrównoważona Chemia i Inżynieria). Szczegółowe informacje na ich temat znaleźć można również w komunikacie z 10 stycznia zamieszczonym na stronie internetowej Uniwersytetu Kiusiu.
Biomasa a przekształcanie cukrów złożonych w cukry proste
Biomasa to grupa produktów, pozostałości i odpadów, które ulegają biodegradacji, a stanowią pozostałość przede wszystkim z produkcji rolnej. Jej efektywne wykorzystanie stanowi od lat temat badań naukowych. Zawarte w biomasie polisacharydy (cukry złożone) mogą być przekształcane w monosacharydy (cukry proste). Te ostatnie zaś mogą być wykorzystywane w żywności, farmaceutykach i syntezie chemicznej. Efektywne przekształcanie biomasy w cukry proste jest jednak problematyczne.
Jedną z bardziej wydajnych reakcji chemicznych, w wyniku której cukry złożone przekształcają się w cukry proste, jest hydroliza. Używa się przy tym zazwyczaj – jako katalizatorów – kwasów. Szczególne zainteresowanie badaczy budzą katalizatory kwasowe w formie stałej, ponieważ w przeciwieństwie do tych w formie ciekłej czy gazowej, nadają się do recyklingu. Aby jednak były wydajne, ich zastosowanie wymaga użycia wysokich temperatur, a to zaś powoduje duże zużycie energii.
Próbę zwalczenia tego negatywnego skutku zastosowania stałych katalizatorów kwasowych podjęli wspomniani japońscy naukowcy. Opracowali urządzenie, które w sposób wydajny i ekologiczny umożliwia pozyskiwanie cennych składników z biomasy. W tym celu wykorzystuje mikrofale.
Czytaj także: Ile będziemy płacić za warzywa i ziemniaki w 2025? Oto co podrożeje
Przekształcanie biomasy przy wykorzystaniu mikrofal
Naukowcy z Uniwersytetu Kiusiu opracowali urządzenie łączące w sobie sulfonowany katalizator węglowy i sprzęt, który dokładnie steruje mikrofalami. Za pomocą tego urządzenia badali zastosowanie reakcji przepływu mikrofalowego do ogrzewania stałych katalizatorów. Wszystko po to, aby w wydajny sposób przekształcać cukry złożone w cukry proste.
Urządzenie wykorzystuje proces hydrolizy w przepływie ciągłym. W jego trakcie celobioza, czyli disacharyd zbudowany z dwóch cząsteczek glukozy, jest przepuszczana przez sulfonowany katalizator węglowy. Ten ostatni natomiast podgrzewany jest za pomocą mikrofal. W efekcie zachodzi reakcja chemiczna, która rozkłada celobiozę na glukozę, czyli cukier prosty.
Naukowcom udało się zwiększyć wydajność reakcji, przy jednoczesnym utrzymaniu niższej ogólnej temperatury w całym układzie. Uzyskali więc większą wydajność przy niższym zużyciu energii. Było to możliwe dzięki rozdzieleniu – generowanego przez mikrofale – pola elektrycznego od magnetycznego. To zaś pozwoliło na bardziej ukierunkowane ogrzewanie elementów całego układu. Inaczej mówiąc, selektywne ogrzewanie katalizatora umożliwiło bardziej efektywną hydrolizę biomasy.
Czytaj także: Popularna ulga dla właścicieli domów po nowemu. Jakie zmiany w 2025 r.?
Mikrofale i biomasa: Co dalej?
Odkrycie japońskich naukowców może umożliwić recykling tych odpadów, które obecnie uznawane są często za niepotrzebne i nienadające się do ponownego wykorzystania. Dzięki technologii możliwe okazać się może znaczne zmniejszenie zużycia energii oraz pozbycie się dużej ilości odpadów w wydajny sposób.
Ponadto uzyskane wyniki mogą okazać się pomocne w badaniach związanych z innymi obszarami syntezy chemicznej. Japońscy naukowcy chcą rozszerzyć zakres badań w tym temacie na hydrolizę innych polisacharydów, a także białek do produkcji aminokwasów i peptydów.
Czytaj też: Co rolnicy sądzą o KRUS, KOWR i ARiMR? Wyniki nowego raportu
