Language
Country/Area
No result found
Тайная структура растений: почему древесные волокна так важны для производства биотоплива?
Лигноцеллюлоза является широко доступным сырьем на Земле и чрезвычайно важна для производства биотоплива. Древесное волокно состоит из трех основных компонентов: целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина. Каждый из этих компонентов обладает уникальными химическими свойствами, что затрудняет обработку и применение древесного волокна.
Древесное волокно представляет собой смесь трех химических компонентов, что делает его удивительно устойчивым к разложению — явлению, известному как «огнеупорность».
Лигнин представляет собой высокогетерогенный и сильно сшитый полимер, в основном состоящий из 3-4 мономеров, соотношение которых варьируется от вида к виду. Поскольку химическая структура лигнина богата ароматическими свойствами, он относительно водостойкий и жесткий.
Ценность лигнина в целом оценивается, но его обычно рассматривают как топливо, и его использование не реализовано в полной мере.
Гемицеллюлоза состоит из разветвленных полисахаридов, обычно связанных с лигнином посредством сложноэфирных связей уроновой кислоты, что затрудняет извлечение фенольных сахаров из древесных волокон. Целлюлоза, являющаяся вторым источником полисахаридов в растениях, плохо растворяется в воде, но ее можно извлечь путем химического или биологического разложения.
Специальные энергетические культуры и их применение
Многие культуры представляют интерес для обеспечения высоких урожаев биомассы, включая деревья и некоторые травы, такие как спартина (Miscanthus giganteus) и сахарный тростник, урожай которых можно собирать несколько раз в год. Сахарный тростник является не только богатым источником сахара, но и производит жом с древесным волокном в качестве побочного продукта.
Потенциал биотоплива
Использование древесного волокна в качестве источника энергии имеет долгую историю. С середины 20-го века интерес людей к переработке жидкого топлива из древесного волокна постепенно возрастал. В частности, этанол, получаемый путем ферментации лигноцеллюлозы, рассматривается как дополнение к ископаемому топливу. Однако источник древесного волокна напрямую влияет на его углеродно-нейтральные свойства.
Древесное волокно, полученное из растительных остатков, производимых каждый год, можно считать углеродно-нейтральным, в то время как древесное волокно, полученное из деревьев, трудно достичь углеродной нейтральности в краткосрочной перспективе.
Этанол — не единственный вариант. Потенциал имеют и другие виды топлива, полученные из древесных волокон, включая бутанол и диметилфуран. Однако при производстве этанола сахара в древесных волокнах часто задерживаются внутри структуры.
Перспективы исследований
Текущие исследования показывают, что из древесных волокон можно извлечь множество химических веществ, большинство из которых связаны с гидролизом целлюлозы. Кроме того, древесное волокно также рассматривается для производства биокомпозитов, таких как древесностружечные панели и древесно-пластиковые композиты. В регионах, где лесные ресурсы ограничены, использование отходов сельского хозяйства и лесопиления в качестве сырья для новых экологически чистых композитных материалов станет тенденцией в будущем.
Биокомпозиты привлекли большое внимание как возобновляемые и недорогие альтернативы, соответствующие политике «переработки ресурсов».
Хотя древесное волокно по-прежнему сталкивается с проблемами в области биотоплива и других применений, его огромный потенциал делает его важной частью будущего устойчивого развития. Столкнувшись с растущим глобальным спросом на энергию и экологическими проблемами, нам нужно подумать о том: как лучше использовать эти растительные ресурсы для содействия будущему развитию возобновляемых источников энергии?
