Des solvants appropriés sont nécessaires pour produire de l'éthanol à partir de la biomasse végétale cellulosique. Nous avons trouvé que les zwitterions liquides lui conviennent, mais il a été difficile de liquéfier les zwitterions et les espèces ont été strictement limitées. Par conséquent, les zwitterions solides ont été liquéfiés par fabrication de solvants eutectiques profonds, qui sont des liquides issus de mélanges solide-solide. Le solvant zwitterionique liquéfié était capable de dissoudre la cellulose. Crédit :Université de Kanazawa
Des scientifiques de l'Institut des sciences et de l'ingénierie de l'Université de Kanazawa ont mis au point de nouveaux mélanges de solvants pour briser la structure dure de la cellulose végétale pour la production de bioéthanol. Ces nouveaux solvants fonctionnent dans des conditions douces, ont une toxicité réduite et sont plus respectueux de l'environnement par rapport aux solvants actuellement disponibles. Ce travail peut conduire à des technologies améliorées pour la conversion de la biomasse actuellement inutilisée en carburant.
Biocarburants, comme l'éthanol produit à partir du panic raide ou de la canne à sucre, peut nous permettre de réduire notre dépendance aux combustibles fossiles non renouvelables. Cependant, le processus de fabrication des biocarburants nécessite généralement de décomposer la cellulose des plantes, qui est constitué de longues chaînes polymères, en plus petites molécules de sucre. Ce n'est pas une tâche simple, comme l'illustre l'apparence peu appétissante de l'écorce des arbres ou des tiges d'herbe pour nous, les humains. La cellulose possède un réseau complexe de liaisons hydrogène, ce qui le rend extrêmement résistant aux produits chimiques. Les méthodes actuelles de traitement de la cellulose reposent sur des conditions de réaction difficiles et des produits chimiques toxiques.
Maintenant, des scientifiques de l'Université de Kanazawa ont utilisé une classe spéciale de molécules appelées « zwitterions » pour créer de nouveaux solvants capables de dissoudre la cellulose. Les zwitterions sont spéciaux en ce qu'ils ont à la fois une charge positive et négative, mais à différents endroits sur la molécule afin qu'ils ne puissent pas se neutraliser. Ces charges sont très efficaces pour perturber les liaisons hydrogène empêchant la cellulose de se décomposer. "Parce que presque tous les zwitterions sont solides dans des conditions de réaction normales, nos expériences ont utilisé des mélanges eutectiques, " explique le premier auteur Gyanendra Sharma. Un système eutectique est un mélange de substances ayant un point de fusion inférieur à celui de ses éléments constitutifs. Ceci est accompli en utilisant des molécules de structures différentes, de sorte que les cristaux réguliers sont plus difficiles à former.
Dans ces expériences, l'équipe a mélangé quatre zwitterions différents à différents ratios. Ils ont trouvé 22 combinaisons liquides en dessous de 100°C. Parmi ceux-ci, deux mélanges étaient également très efficaces pour dissoudre la cellulose. "Notre travail montre qu'il est possible de remplacer de nombreux produits chimiques toxiques utilisés aujourd'hui par des alternatives plus respectueuses de l'environnement alors que nous nous dirigeons vers un écosystème d'énergie plus renouvelable, ", déclare l'auteur principal Kosuke Kuroda. Cette recherche démontre le potentiel d'utiliser des combinaisons de zwitterions pour créer des mélanges avec des propriétés que ne possèdent aucune molécule individuellement.
L'ouvrage a été publié en Polymères d'hydrates de carbone .
