Une collaboration internationale dirigée par des scientifiques de l'Université d'agriculture et de technologie de Tokyo (TUAT) , Japon, a développé une méthode en deux étapes pour décomposer plus efficacement les glucides en leurs composants de sucre simples, un processus critique dans la production de carburant vert.

Les chercheurs ont publié leurs résultats le 10 avril dans la revue American Chemical Society, Recherche chimique industrielle et d'ingénierie .

Le processus de décomposition est appelé saccharification. Les composants de sucre simples produits, appelés monosaccharides, peut être fermenté en bioéthanol ou biobutanol, alcools qui peuvent être utilisés comme carburant.

"Pendant longtemps, une attention considérable a été portée sur l'utilisation d'acides et d'enzymes homogènes pour la saccharification, " a déclaré Eika W. Qian, auteur de l'article et professeur à la Graduate School of Bio-Applications and Systems Engineering de l'Université d'agriculture et de technologie de Tokyo au Japon. "La saccharification enzymatique est considérée comme une perspective raisonnable car elle offre un potentiel de rendements plus élevés, baisse des coûts énergétiques, et c'est plus écologique."

L'utilisation d'enzymes pour décomposer les glucides pourrait en fait être entravée, en particulier dans la biomasse pratique telle que la paille de riz. Un sous-produit de la récolte du riz, la paille de riz se compose de trois glucides compliqués :amidon, hémicellulose et cellulose. Les enzymes ne peuvent pas approcher l'hémicellulose ou la cellulose, en raison de leur structure de paroi cellulaire et de leur surface, entre autres caractéristiques. Ils doivent être prétraités pour devenir réceptifs à l'activité enzymatique, ce qui peut coûter cher.

Une réponse au coût et à l'inefficacité des enzymes est l'utilisation de catalyseurs acides solides, qui sont des acides qui provoquent des réactions chimiques sans se dissoudre et devenir une partie permanente de la réaction. Ils sont particulièrement attrayants car ils peuvent être récupérés après saccharification et réutilisés.

Toujours, ce n'est pas aussi simple que d'échanger les enzymes contre les acides, selon Qian, car les glucides ne sont pas uniformes. L'hémicellulose et l'amidon se dégradent à 180 degrés Celsius et moins, et si les composants résultants sont encore chauffés, les sucres produits se décomposent et sont convertis en d'autres sous-produits. D'autre part, la dégradation de la cellulose ne se produit qu'à des températures de 200 degrés Celsius et plus.

C'est pourquoi, afin de maximiser le rendement résultant en sucre de la paille de riz, les chercheurs ont mis au point un processus en deux étapes :une étape pour l'hémicellulose et une autre pour la cellulose. La première étape nécessite un acide solide doux à basse température (150 degrés Celsius et moins), tandis que la deuxième étape consiste en des conditions plus dures, avec un acide solide plus fort et des températures plus élevées (210 degrés Celsius et plus).

Globalement, le processus en deux étapes s'est non seulement avéré efficace, il produisait environ 30 pour cent de sucres de plus que les procédés traditionnels en une seule étape.

« Nous recherchons aujourd'hui un partenaire pour évaluer la faisabilité de notre procédé de saccharification en deux étapes de la paille de riz et d'autres matériaux divers tels que la paille de blé et de maïs etc. dans une unité pilote, ", a déclaré Qian. "Notre objectif ultime est de commercialiser notre procédé de fabrication de monosaccharides à partir de ce type de matériau à l'avenir."