Jednym z głównych sposobów produkcji biopaliwa na świecie jest – mówiąc w uproszczeniu – proces fermentacji glukozy zawartej w odpadach niekonsumpcyjnych. Niestety, wciąż jest to proces dość skomplikowany i kosztowny. Sytuacja może się jednak diametralnie zmienić, a to za sprawą badań przeprowadzonych na University of Nottingham.

Najpowszechniej występującym na Ziemi organicznym polimerem jest celuloza. W sposób oczywisty zatem staje się najlepszym źródłem glukozy do produkcji biopaliw. Struktura celulozy zawartej w drewnie i innych materiałach roślinnych jest jednak na tyle złożona, że jej rozkład wymaga zastosowania skomplikowanej mieszanki enzymów. Fakt ten znacznie utrudnia użycie takiej technologii i czyni ją dość kosztowną.

„Proces pozyskiwania biopaliwa z alg wymaga jeszcze przeprowadzenia wielu zaawansowanych badań zarówno pod względem naukowym, jak i inżynierskim” – mówiła w 2009 roku w rozmowie z „Dziennikiem Gazeta Prawna” dr inż. Aleksandra Filip z Instytutu Paliw i Energii Odnawialnej.

Badania o które tutaj chodzi dotyczą właśnie celulozy. Już niemal dekadę temu poznano dokładnie strukturę krystalicznej celulozy zawartej w glonach. W drewnie jednak tego samego polimeru w postaci skrystalizowanej jest nie więcej, niż połowa. Reszta jest amorficzna (nieuporządkowana) i jak dotąd – sprawiała naukowcom problem.

Po prawie 10 latach impas udało się wreszcie przełamać. Zespół badaczy z Uniwersytetu Nottingham opisał szczegółowo strukturę włókien celulozowych w drewnie. Do prowadzonych doświadczeń wykorzystano próbki pozyskane z hodowli doświadczalnych brytyjskiej Komisji Nadleśnictwa oraz… fragmenty starego masztu jachtowego. W obu wypadkach posłużono się gatunkiem świerka kanadyjskiego, który znany jest ze swojej wytrzymałości – w czasach II Wojny Światowej używany był między innymi do budowy konstrukcji samolotów. Wybór nie był przypadkowy. To właśnie włókna celulozowe sprawiają, że drewno jest odpowiednio twarde i wytrzymałe. Do badań potrzebny był gatunek stosunkowo najbardziej odporny, a jednocześnie lekki. Kanadyjski świerk swoje zadanie spełnił doskonale.

Przeprowadzone z jego użyciem eksperymenty pozwoliły odkryć zależności pomiędzy celulozą krystaliczną i amorficzną, a przede wszystkim opisać jej strukturę. Badania wykazały także, że chociaż obecne w drewnie włókna celulozowe były ze sobą mocno powiązane, to ich powierzchnia jest znacznie mniej odporna na działanie niektórych enzymów, niż dotychczas sądzono.

Wyniki badań zespołu naukowców z University of Nottingham zostały już udostępnione publicznie. Zastosowanie ich w praktyce ma szansę niebawem doprowadzić do unowocześnienia technologii produkcji biopaliw, w szczególności poprzez opracowanie nowych – tańszych i skuteczniejszych – enzymów i mieszkanek enzymatycznych wykorzystywanych w procesie rozkładu celulozy. 

O ile produkcja biopaliw tak zwanej „drugiej generacji” – a więc pozyskiwanych właśnie we wspomniany sposób – jest w tej chwili prowadzona na dość szeroką skalę, a przede wszystkim regulowana przepisami Unii Europejskiej, o tyle – jej opłacalność jest znikoma. Inaczej mówiąc: gdyby branża nie była na różne sposoby subsydiowana przez fundusze europejskie, to komercyjna produkcja biopaliwa dziś nie wytrzymałaby prawdopodobnie konkurencji z tradycyjnym przemysłem naftowym. Badania o których mowa - mogą zatem wreszcie rozwiązać ten problem. Ich spektrum jednak okazuje się znacznie szersze.

„Sprawdzamy między innymi, czy wspólnie opracowany przez nas model celulozy zawartej w kanadyjskim świerku odnosi się także do drzew liściastych oraz innych roślin.” – poinformował nas Mike Jarvis, były nauczyciel dr Fernandes, który pracuje obecnie w laboratorium finansowanym przez brytyjskie konsorcjum BBSRC.

Źródła: forsal.pl, biofuelsdigest.com, nottingham.ac.uk/news, uwm.edu.pl, bbsrc.ac.uk, korespondencja własna

Red. Adam Czajczyk