Вот уже несколько десятилетий ученые-энергетики усердно работают над разгадкой сложной головоломки: как превратить древесину в эффективный и устойчивый источник биотоплива, похожий на кукурузу или сою. Команда исследователей из Великобритании, возможно, только что нашла решение, отвернувшись от леса и изучая море.
Новое исследование предполагает, что ключ к жизнеспособному биотопливу может быть найден в крошечном ракообразном, поедающем древесину, известном как Гриббл или Limnoria quadripunctata.
Эти ракообразные в процессе развития стали выполнять важную экологическую задачу, поедая коряги, которые смываются в море из рек и лиманов. Грибблс также был постоянной головной болью для владельцев яхт и причалов, так как они любят жевать древесину лодок и пирсов.
Но эта эволюционная адаптация может стать критическим ориентиром для нас. Пищеварительная система рачков эффективна для разрушения лигнина, жесткого покрытия, которое окружает сахарные полимеры внутри дерева. Эти сахара, в конечном счете, являются биотопливом, и если мы сможем найти лучший способ их извлечения, то древесина потенциально может стать высокопроизводительным источником энергии, таким как соя и кукуруза.
Уникальный пищеварительный тракт грибла обеспечивает потенциальное биомиметическое решение давней промышленной дилеммы.
В будущем, возможно даже ближайшем, это открытие понадобится для уменьшения затрат и времени для переработки древесных материалов, чтобы преобразовать ее в биотопливо.
Для тех из нас, кто стремится заняться тайными вопросами альтернативной энергетики, новые идеи предлагают некоторые интригующие детали. Похоже, что в пищеварительном тракте гриббла используется некий белок, называемый гомоцианином, для расщепления лигнина и извлечения сахарных полимеров. Этот термин звучит знакомо из восьмого класса биологии потому, что гемоцианины связаны с гемоглобинами, белком, ответственным за транспортировку кислорода у нас, позвоночных.
Беспозвоночные, такие как гриббл, используют гемоцианин и для аналогичных целей, но новое открытие показывает, что белок также выполняет вторую критическую функцию. Поскольку кислород является высокореактивным химическим веществом, гемоцианин работает, чтобы окислять связи лигнина, которые связывают древесину вместе и блокируют желаемые молекулы сахара.
Воздействие этого вещества на древесные материалы радикально увеличивает количество сахара, выделяющегося при обработке куска дерева. Фактически, гемоцианин разблокируется примерно в том же количестве, что выделяется при дорогих химических процессах, которые в данный момент имеют место в древообработке.
Явление гемоцианина, усиливающий целлюлозу, был эквивалентен эффекту термохимических предварительных обработок, используемых в промышленности для гидролиза биомассы. Не далек час создания топлива и химикатов на основе биологических компонентов.
Исследователи также отмечают, что биомасса древесных растений на сегодняшний день — это наиболее распространенный возобновляемый углеродный компонент на планете. И в отличие от продовольственных культур, которые можно превратить в биотопливо — подумайте еще раз о кукурузе и сои — древесная биомасса не расходуется на запасы продовольствия, когда она собирается в качестве биотоплива.
Стоит ли превращать древесину в такое супер-эффективное топливо?
