Una colaboración internacional liderada por científicos de la Universidad de Agricultura y Tecnología de Tokio (TUAT), Japón, ha desarrollado un método de dos pasos para descomponer de manera más eficiente los carbohidratos en sus componentes individuales de azúcar, un proceso crítico en la producción de combustible verde.

Los investigadores publicaron sus resultados el 10 de abril en la revista American Chemical Society, Investigación química industrial y de ingeniería .

El proceso de descomposición se llama sacarificación. Los componentes individuales de azúcar producidos, llamados monosacáridos, puede fermentarse en bioetanol o biobutanol, alcoholes que se pueden utilizar como combustible.

"Por mucho tiempo, Se ha prestado una atención considerable a la utilización de ácidos y enzimas homogéneos para la sacarificación, "dijo Eika W. Qian, autor del artículo y profesor de la Escuela de Graduados de Bioaplicaciones e Ingeniería de Sistemas de la Universidad de Agricultura y Tecnología de Tokio en Japón. "Se considera que la sacarificación enzimática es una perspectiva razonable, ya que ofrece el potencial de obtener mayores rendimientos, menores costos de energía, y es más respetuoso con el medio ambiente ".

El uso de enzimas para descomponer los carbohidratos podría verse obstaculizado, especialmente en la práctica de biomasa como la paja de arroz. Un subproducto de la cosecha de arroz, La paja de arroz consta de tres carbohidratos complicados:almidón, hemicelulosa y celulosa. Las enzimas no pueden acercarse a la hemicelulosa o la celulosa, debido a su estructura de pared celular y área de superficie, entre otras características. Deben ser pretratados para volverse receptivos a la actividad enzimática, que puede ser costoso.

Una respuesta al costo y la ineficiencia de las enzimas es el uso de catalizadores ácidos sólidos, que son ácidos que provocan reacciones químicas sin disolverse y convertirse en parte permanente de la reacción. Son particularmente atractivos porque pueden recuperarse después de la sacarificación y reutilizarse.

Todavía, no es tan fácil como cambiar las enzimas por los ácidos, según Qian, ya que los carbohidratos no son uniformes. La hemicelulosa y el almidón se degradan a 180 grados Celsius y menos, y si los componentes resultantes se calientan más, los azúcares producidos se descomponen y se convierten en otros subproductos. Por otra parte, la degradación de la celulosa solo ocurre a temperaturas de 200 grados Celsius y superiores.

Es por eso, para maximizar el rendimiento de azúcar resultante de la paja de arroz, los investigadores desarrollaron un proceso de dos pasos:uno para la hemicelulosa y otro para la celulosa. El primer paso requiere un ácido sólido suave a bajas temperaturas (150 grados Celsius y menos), mientras que el segundo paso consiste en condiciones más duras, con un ácido sólido más fuerte y temperaturas más altas (210 grados Celsius y más).

En general, El proceso de dos pasos no solo resultó eficaz, Producía aproximadamente un 30 por ciento más de azúcares que los procesos tradicionales de un solo paso.

"Ahora estamos buscando un socio para evaluar la viabilidad de nuestro proceso de sacarificación de dos pasos en paja de arroz y otros materiales diversos como paja de trigo y maíz, etc. en una unidad piloto". ", Dijo Qian." Nuestro objetivo final es comercializar nuestro proceso para fabricar monosacáridos a partir de este tipo de material en el futuro ".