Суперкомпьютер раскрыл тайну превращения дерева в топливо

Ученые из Университета штата Северная Каролина изучили на молекулярном уровне процесс превращения целлюлозы в биомасло – предшественник биотоплива и других полезных веществ. Неожиданное открытие может помочь в создании высокоэффективных технологий превращения дешевой биомассы, вроде отходов деревообработки, в топливо.

Целлюлоза - самое распространенное органическое соединение на Земле. Это основной структурный компонент клеточных стенок растений, который можно превратить во множество полезных продуктов, в том числе в жидкое топливо для автомобилей и самолетов.

С помощью суперкомпьютера Питтсбургского суперкомпьютерного центра американские химики смогли вычислить, что происходит на молекулярном уровне в процессе быстрого нагрева древесины в отсутствие кислорода. Этот высокотемпературный процесс называется пиролиз и является основным способом переработки целлюлозы в биотопливо. Результаты исследования могут сделать производство горючего из биомассы гораздо более рентабельным.

Дело в том, что большая часть энергии древесины содержится именно в целлюлозе, которая по сути представляет собой цепи более простого сахара – глюкозы. Ученые впервые детально изучили структуру механизма распада глюкозы при нагревании. К удивлению исследователей, оказалось что молекулы воды и даже глюкоза сама по себе могут служить катализаторами распада глюкозы. Расчеты показывают, что хотя продукты пиролиза D-глюкозы, D-фруктозы, сахарозы и целлюлозы отличаются, элементарные реакции, по всей видимости, одинаковые и отличаются только соотношением компонент. Зная данную специфику процесса пиролиза, ученые смогут легко спрогнозировать эффективность извлечения энергии из различных видов древесины, растущих на различных типах почв. В настоящее время исследователи проводят эксперименты для проверки своих расчетов.