Использование сельскохозяйственных отходов в качестве топлива и химикатов
Ученый Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса (LLNL) и исследовательская группа, проливают свет на то, как получить доступ к сахарам, содержащимся в растительных материалах, чтобы преобразовать побочные продукты в новое сырье для производства топлива, материалов и химикатов.
Преобразование трав, сорняков, древесины и других растительных остатков в экологически чистые продукты, обычно производимые с использованием нефтепродуктов, может стать одним из ключей к достижению углеродной нейтральности.
«Природная ценность биоотходов играет решающую роль в продвижении биоэкономики замкнутого цикла за счет эффективного использования органических отходов для создания ценных продуктов или энергии, сводя к минимуму воздействие на окружающую среду », — сказал Санкар Раджу Нараянасами, физико-химик LLNL.
Нараянасами объединился с коллегами из Калифорнийского университета, Колледжа сельскохозяйственных и экологических наук Дэвиса, Инженерного колледжа Калифорнийского университета в Дэвисе и Программы визуализации синхротронной инфракрасной структурной биологии Беркли (BSISB) Национальной лаборатории Лоуренса Беркли (LBNL) в исследовании, которое проходил с 2018 по 2023 год.
Ожидается, что их работа, опубликованная в журнале Green Chemistry, поможет снизить технологические барьеры и облегчить устойчивое преобразование растительного материала, включая побочные продукты сельского хозяйства.
Нараянасами, Джео и два исследователя BSISB из LBNL использовали инструмент спектромикроскопии, называемый инфракрасным прибором синхротронного преобразования Фурье, в Лоуренсе Беркли для измерения реакций ферментов в реальном времени на изменения в окружающей среде. Технология позволяет одновременно проводить визуализацию и химический анализ.
Биокатализаторам, которые ускоряют химические реакции, нужны сахара для определенных преобразований, таких как ферментация. Ключом к этой трансформации являются дешевые, возобновляемые и устойчивые виды сахара, которые не конкурируют с потребностями в продуктах питания.
«Эти сахара являются ключом к созданию биоэкономики, основанной на переработке возобновляемого углерода в биотопливо, биохимические и биоматериальные альтернативы версиям, полученным из ископаемого топлива», — сказал Джео.
Поиск лучшего способа получения сахара может способствовать развитию технологий, используемых в устойчивом производстве.
Функциональные биологические системы полагаются на химические процессы, происходящие в нужное время и в нужном месте. Отслеживание местоположения и концентрации молекул с течением времени является ключевым этапом определения характеристик для этих биологических исследований.
«Определить местоположение и концентрацию относительно легко, если интересующая молекула производится в высоких концентрациях или распределена на больших площадях, но точная характеристика небольшого количества молекул, образующихся в нативной биомассе, остается проблемой для многих исследователей. И это становится еще более сложной задачей. когда его необходимо выполнять в открытой среде», — сказал он.
Разработка и демонстрация технологий исследователями LLNL и LBNL объединили передовые технологии производства, визуализацию, анализ больших данных и микрофлюидику высокой плотности. Это открывает путь к будущим исследованиям в LLNL приложений бионациональной безопасности, которые включают высокопроизводительное определение характеристик биомолекул, таких как ткани, образцы почвы и биомасса в их естественном состоянии.
Технология ресурса визуализации BSISB лаборатории Беркли позволяет исследователям анализировать длины волн инфракрасного излучения и характеризовать биохимические процессы как в месте, так и во времени.
Источник: Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса
