Doua studii revolutionare, realizate de laboratoarele de cercetare americane, fac posibila convertirea rapida si ieftina a amidonului si celulozei din plante in combustibili „verzi”.
Chimistii americani de la Universitatea Virginia Tech au dezvoltat un proces revolutionar de convertire a zaharurilor din plante in hidrogen. Acestea pot deveni un combustibil ieftin si foarte eficient pentru vehiculele dotate cu celule de combustie, avantajul incontestabil fiind lipsa emisiilor poluante.
Colegii lor de la Michigan State University au descoperit in stomacul vacilor o enzima care poate transforma celuloza in zaharuri simple, adica materia prima pentru etanol. Spre deosebire de tehnica actuala de producere a biocombustibililor, noua metoda permite folosirea intregii plante si astfel va reduce dramatic costurile de productie.
Procesul dezvoltat de cer-cetatorii de la Virginia Tech consta in combinarea zaharurilor vegetale, a apei si a unui cocktail de enzime puternice, relateaza „New Scientist”. Mixajul, supus unor reactii temperate, produce hidrogen si dioxid de carbon. Sistemul a fost declarat cea mai eficienta metoda din lume de producere a hidrogenului cu ocazia celei de a 235-a conventii anuale a Societatii Americane de Chimie, care a avut loc la inceputul acestei luni.
Hidrogenul economic
Noul sistem depaseste cu succes trei mari obstacole tehnice in obtinerea asa-nu-mitului „hidrogen economic”. Este vorba despre producerea de hidrogen sustenabil, la pret scazut, despre depozitarea in siguranta a acestuia si despre distributia sa eficienta, arata cercetatorii chimisti. „Este o tehnolgie revolutionara. A deschis o noua directie in cercetarea combustibililor pe baza de hidrogen. Prin imbunatatirea tehnologica, automobilele alimentate cu zaharuri ar putea deveni realitate”, arata Y.H. Percival Zhang, inginer biochimist la Universitatea Virginia Tech din SUA.
Recunoscuta deja ca o alternativa ecologica si sustenabila la combustibilii fosili, productia de hidrogen este deocamdata prea costisitoare si ineficienta. Metodele traditionale de productie se bazeaza pe combustibilii fosili, precum gazul natural, in vreme ce inovatiile actuale, precum celulele de combustie microbiene, furnizeaza inca niveluri scazute de hidrogen. Tocmai de aceea, cercetatorii din intreaga lume cauta metode mai eficiente de productie a resurselor regenerabile.
Enzimele-minune
Profesorul Zhang si colegii sai de echipa cred ca au descoperit cel mai promitator sistem de producere a hidrogenului din biomasa. Cercetarile le-au dat totodata speranta ca vor putea produce hidrogen din celuloza, care are o formula chimica similara amidonului, insa e mai greu de prelucrat. In studiile de laborator, oamenii de stiinta au colectat 13 enzime diferite si le-au combinat cu apa si amidon.
In interiorul unui reactor conceput special, supus unor conditii de reactie temperata (aproximativ 30 de grade Celsius), „supa” rezultata a produs doar dioxid de carbon si hidrogen, fara poluanti reziduali.
Metoda, botezata „biologie sintetica in vitro”, a produs de trei ori mai mult hidrogen decat metodele de fermentatie anaerobe.
Chiar si in acest caz insa, cantitatea de hidrogen produsa a fost prea mica pentru utilizarea comerciala, iar durata de reactie nu este inca suficient de mare, admite profesorul Zhang.
Cercetatorii incearca acum sa faca acest proces mai rapid si mai eficient.
Una din metode este aceea de a gasi enzime care sa reactioneze la temperaturi mai mari, ceea ce ar grabi procesul de productie a hidrogenului. Cercetatorii spera totodata sa poata produce hidrogen din celuloza, care are formula chimica asemanatoare amidonului, prin inlocuirea mai multor enzime.
Hidrogen pentru celulare
Profesorul Zhang crede ca, intr-o buna zi, oamenii se vor putea duce la magazin si vor putea cumpara pachete de amidon solid sau celuloza, pe care sa le foloseasca la alimentarea rezervorului masinii. Combustibilul va fi mai ieftin, mai ecologic si mai eficient decat cel pe baza de gaze sau petrol. Si, spre deosebire de masinile cu combustibil traditional, noul sistem nu va produce nici un fel de miros. Mai mult, un astfel de sistem este mai sigur, deoarece hidrogenul produs este consumat imediat.
In paralel, tehnologia pe baza de plante ar putea fi folosita pentru dezvoltarea unei infrastructuri de ali-mentare cu hidrogen, insa acest lucru va dura ceva timp. Profesorul Zhang estimeaza ca va fi nevoie de opt pana la zece ani pentru a fi imbunatatita eficienta unui sistem destinat automobilelor. O versiune la scara mai mica a acestei tehnologii ar putea fi folosita la producerea de baterii mai puternice pentru laptopuri, telefoane mobile sau MP3-playere.
Secretul din stomacul vacilor
Tot la Conventia anuala a Societatii Americane de Stiinta, cercetatorii de la Michigan State University au anuntat ca au descoperit o enzima intr-un microb care traieste in stomacul vacilor si care ar putea converti plantele in combustibil. Enzima, care ajuta vacile sa digere iarba, poate fi folosita in transformarea celulozei in zaharuri simple.
Aceste zaharuri urmeaza sa fie transformate in etanol, combustibil deja folosit in alimentarea automobilelor si camioanelor. Cercetatorii MSU au descoperit o metoda de crestere a plantelor de porumb care contin aceasta enzima. Ei au introdus in porumb gena unei bacterii care traieste in stomacul vacii. Astfel, zaharurile stocate in frunzele si tulpina porumbului pot fi convertite in combustibil fara utilizarea unor substante chimice costisitoare.
Cu ajutorul acestei enzime, vacile transforma fibrele vegetale, adica celuloza, in energie. Acest lucru deschide o uriasa oportunitate pentru industria biocombustibililor, care, daca pana acum nu putea folosi decat boabele de porumb, cu ajutorul enzimei va putea folosi toata planta.
Tranformarea celulozei in zahar necesita interventia a trei enzime. Noua varietate de proumb creata pentru productia de biocombustibili, numita Spartan Corn III, produce o enzima suplimentara care separa perechile de molecule de zahar in zaharuri simple.
Acestea din urma pot fi fermentate rapid pentru obtinerea etanolului. „Acest lucru va ieftini enorm productia de etanol”, afirma Mariam Sticklen, profesor in stiinte agricole si pedologie la Michigan State University.
Etanolul virtual
Pentru a rezolva problema convertirii rapide si ieftine a celulozei in etanol, o alta echipa de cercetatori americani a realizat simulari moleculare la Supercomputer Center din San Diego. Folosind „molecule virtuale”, ei au descoperit etapele cheie in procesul in care enzimele actioneaza ca o masinarie moleculara pentru a transforma celuloza in zaharuri simple.
„E important sa facem din etanolul provenit din biomasa vegetala o alternativa ecologica la petrolul fosil folosit astazi de vehicule”, a declarat Mike Cleary, coordonatorul proiectului. Rezultatele au fost publicate intr-un jurnal american de specialitate, in care au fost prezentata si vizualizarea rezultatelor.
Simularile au necesitat folosirea unui supercomputer pentru a inregistra in secvente de cate 12 nanosecunde (o nanosecunda reprezinta a miliarda parte dintr-o secunda) miscarile si schimbarile produse de interactiunea enzimelor cu suprafata celulozei.
Sursa: Adevarul
