Language
Country/Area
No result found
Cấu trúc bí mật của thực vật: Tại sao sợi gỗ lại quan trọng đối với sản xuất nhiên liệu sinh học?
Lignocellulose là nguyên liệu thô có sẵn rộng rãi trên Trái đất và cực kỳ quan trọng để sản xuất nhiên liệu sinh học. Sợi gỗ bao gồm ba thành phần chính: cellulose, hemicellulose và lignin. Mỗi thành phần này có đặc tính hóa học riêng biệt, khiến cho việc xử lý và ứng dụng sợi gỗ gặp nhiều thách thức.
Sợi gỗ là hỗn hợp của ba thành phần hóa học, giúp nó có khả năng chống thoái hóa một cách đáng kinh ngạc, một hiện tượng được gọi là "khả năng chịu lửa".
Lignin là một loại polymer có tính không đồng nhất cao và có tính liên kết chéo cao, chủ yếu bao gồm 3 đến 4 monome, tỷ lệ của chúng thay đổi tùy theo loài. Do cấu trúc hóa học của lignin có nhiều đặc tính thơm nên nó có khả năng chịu nước và cứng tương đối.
Giá trị của lignin thường được đánh giá cao, nhưng nó thường được coi là nhiên liệu và việc sử dụng nó vẫn chưa được thực hiện đầy đủ.
Hemicellulose bao gồm các polysaccharide phân nhánh, thường liên kết với lignin thông qua liên kết este của axit uronic, khiến việc chiết xuất đường phenol từ sợi gỗ trở nên khó khăn hơn. Là nguồn polysaccharide thứ hai trong thực vật, xenlulo khó hòa tan trong nước nhưng có thể được chiết xuất thông qua quá trình phân hủy hóa học hoặc sinh học.
Cây năng lượng đặc biệt và ứng dụng
Nhiều loại cây trồng được quan tâm vì mang lại năng suất sinh khối cao, bao gồm các loại cây và một số loại cỏ như Spartina (Miscanthus giganteus) và mía có thể thu hoạch nhiều lần trong năm. Mía không chỉ là nguồn cung cấp đường dồi dào mà còn sản xuất bã mía với chất xơ gỗ làm phụ phẩm.
Tiềm năng của nhiên liệu sinh học
Việc sử dụng sợi gỗ làm năng lượng đã có lịch sử lâu đời từ giữa thế kỷ 20, sự quan tâm của người dân đến việc tinh chế nhiên liệu lỏng từ sợi gỗ ngày càng tăng lên. Đặc biệt, ethanol được sản xuất bằng quá trình lên men từ lignocellulose được coi là chất bổ sung cho nhiên liệu hóa thạch. Tuy nhiên, nguồn sợi gỗ có tác động trực tiếp đến tính chất trung hòa carbon của nó.
Sợi gỗ có nguồn gốc từ tàn dư thực vật được sản xuất hàng năm có thể được coi là trung hòa carbon, trong khi sợi gỗ có nguồn gốc từ cây khó đạt được mức độ trung hòa carbon trong thời gian ngắn.
Ethanol không phải là lựa chọn duy nhất. Các loại nhiên liệu khác có nguồn gốc từ sợi gỗ, bao gồm butanol và dimethylfuran, đều có tiềm năng. Tuy nhiên, trong quá trình sản xuất ethanol, đường trong thớ gỗ thường bị giữ lại trong cấu trúc.
Triển vọng nghiên cứu
Nghiên cứu hiện nay cho thấy có thể chiết xuất nhiều loại chất hóa học từ sợi gỗ, hầu hết chúng đều liên quan đến quá trình thủy phân xenlulo. Ngoài ra, sợi gỗ cũng được xem xét để sản xuất vật liệu tổng hợp sinh học, chẳng hạn như tấm ván dăm và vật liệu tổng hợp gỗ-nhựa. Ở những nơi tài nguyên rừng khan hiếm, việc sử dụng phế phẩm nông nghiệp và xưởng cưa làm nguyên liệu cho vật liệu composite xanh mới sẽ trở thành xu hướng trong tương lai.
Vật liệu tổng hợp sinh học đã thu hút nhiều sự chú ý như là giải pháp thay thế có thể tái tạo và chi phí thấp, phù hợp với chính sách "tái chế tài nguyên".
Mặc dù sợi gỗ vẫn phải đối mặt với những thách thức trong nhiên liệu sinh học và các ứng dụng khác, nhưng tiềm năng to lớn của nó khiến nó trở thành một phần quan trọng trong sự phát triển bền vững trong tương lai. Đối mặt với nhu cầu năng lượng toàn cầu ngày càng tăng và những thách thức về môi trường, chúng ta cần suy nghĩ: Làm thế nào để sử dụng tốt hơn các nguồn tài nguyên thực vật này để thúc đẩy phát triển năng lượng tái tạo trong tương lai?
