Uma colaboração internacional liderada por cientistas da Universidade de Agricultura e Tecnologia de Tóquio (TUAT), Japão, desenvolveu um método de duas etapas para quebrar de forma mais eficiente os carboidratos em seus componentes de açúcar individuais, um processo crítico na produção de combustível verde.

Os pesquisadores publicaram seus resultados em 10 de abril na revista American Chemical Society, Pesquisa Química Industrial e de Engenharia .

O processo de degradação é chamado de sacarificação. Os únicos componentes do açúcar produzidos, chamados monossacarídeos, pode ser fermentado em bioetanol ou biobutanol, álcoois que podem ser usados ​​como combustível.

"Por muito tempo, considerável atenção tem sido focada na utilização de ácidos homogêneos e enzimas para sacarificação, "disse Eika W. Qian, autor do artigo e professor da Escola de Graduação em Bio-aplicações e Engenharia de Sistemas da Universidade de Agricultura e Tecnologia de Tóquio, no Japão. "A sacarificação enzimática é considerada uma perspectiva razoável, uma vez que oferece potencial para rendimentos mais elevados, custos de energia mais baixos, e é mais amigo do ambiente. "

O uso de enzimas para quebrar os carboidratos pode realmente ser prejudicado, especialmente na biomassa prática, como a palha de arroz. Um subproduto da colheita do arroz, a palha de arroz consiste em três carboidratos complicados:amido, hemicelulose e celulose. As enzimas não podem se aproximar da hemicelulose ou celulose, devido à sua estrutura de parede celular e área de superfície, entre outras características. Eles devem ser pré-tratados para se tornarem receptivos à atividade enzimática, o que pode ser caro.

Uma resposta ao custo e à ineficiência das enzimas é o uso de catalisadores de ácido sólido, que são ácidos que causam reações químicas sem se dissolver e se tornar uma parte permanente da reação. Eles são particularmente atraentes porque podem ser recuperados após a sacarificação e reutilizados.

Ainda, não é tão fácil quanto trocar as enzimas pelos ácidos, de acordo com Qian, já que os carboidratos não são uniformes. A hemicelulose e o amido se degradam a 180 graus Celsius e abaixo, e se os componentes resultantes forem aquecidos ainda mais, os açúcares produzidos se descompõem e são convertidos em outros subprodutos. Por outro lado, a degradação da celulose só ocorre em temperaturas de 200 graus Celsius e acima.

É por isso, a fim de maximizar o rendimento resultante de açúcar da palha de arroz, os pesquisadores desenvolveram um processo de duas etapas - uma etapa para a hemicelulose e outra para a celulose. A primeira etapa requer um ácido sólido suave em baixas temperaturas (150 graus Celsius e abaixo), enquanto a segunda etapa consiste em condições mais severas, com um ácido sólido mais forte e temperaturas mais altas (210 graus Celsius e acima).

Geral, o processo de duas etapas não só se mostrou eficaz, produzia cerca de 30% mais açúcares do que os processos tradicionais de uma etapa.

"Estamos agora à procura de um parceiro para avaliar a viabilidade de nosso processo de sacarificação de duas etapas em palha de arroz e outros vários materiais, como palha de trigo e farinha de milho, etc. em uma unidade piloto, "Qian disse." Nosso objetivo final é comercializar nosso processo de fabricação de monossacarídeos a partir desse tipo de material no futuro. "