Una collaborazione internazionale guidata da scienziati della Tokyo University of Agriculture and Technology (TUAT) , Giappone, ha sviluppato un metodo in due fasi per scomporre in modo più efficiente i carboidrati nei loro singoli componenti zuccherini, un processo critico nella produzione di carburante verde.

I ricercatori hanno pubblicato i loro risultati il ​​10 aprile sulla rivista dell'American Chemical Society, Ricerca chimica industriale e ingegneristica .

Il processo di scomposizione è chiamato saccarificazione. I singoli componenti zuccherini prodotti, chiamati monosaccaridi, può essere fermentato in bioetanolo o biobutanolo, alcoli che possono essere usati come combustibile.

"Per molto tempo, notevole attenzione è stata rivolta all'utilizzo di acidi omogenei ed enzimi per la saccarificazione, " ha detto Eika W. Qian, autore di articoli e professore presso la Graduate School of Bio-Applications and Systems Engineering presso l'Università di Agricoltura e Tecnologia di Tokyo in Giappone. "La saccarificazione enzimatica è considerata una prospettiva ragionevole poiché offre il potenziale per rese più elevate, minori costi energetici, ed è più rispettoso dell'ambiente."

L'uso di enzimi per abbattere i carboidrati potrebbe effettivamente essere ostacolato, soprattutto nella biomassa pratica come la paglia di riso. Un sottoprodotto della raccolta del riso, la paglia di riso è composta da tre carboidrati complicati:amido, emicellulosa e cellulosa. Gli enzimi non possono avvicinarsi all'emicellulosa o alla cellulosa, a causa della struttura della parete cellulare e della superficie, tra le altre caratteristiche. Devono essere pretrattati per diventare ricettivi all'attività enzimatica, che può essere costoso.

Una risposta al costo e all'inefficienza degli enzimi è l'uso di catalizzatori acidi solidi, che sono acidi che provocano reazioni chimiche senza dissolversi e diventando parte permanente della reazione. Sono particolarmente accattivanti perché possono essere recuperati dopo la saccarificazione e riutilizzati.

Ancora, non è facile come scambiare gli enzimi con gli acidi, secondo Qian, poiché i carboidrati non sono uniformi. L'emicellulosa e l'amido si degradano a 180 gradi Celsius e inferiori, e se i componenti risultanti vengono ulteriormente riscaldati, gli zuccheri prodotti si decompongono e vengono convertiti in altri sottoprodotti. D'altra parte, la degradazione della cellulosa avviene solo a temperature di 200 gradi Celsius e oltre.

Ecco perchè, al fine di massimizzare la resa di zucchero risultante dalla paglia di riso, i ricercatori hanno sviluppato un processo in due fasi:una per l'emicellulosa e l'altra per la cellulosa. Il primo passaggio richiede un acido solido delicato a basse temperature (150 gradi Celsius e inferiori), mentre la seconda fase consiste in condizioni più dure, con un acido solido più forte e temperature più elevate (210 gradi Celsius e oltre).

Globale, il processo in due fasi non solo si è dimostrato efficace, ha prodotto circa il 30 percento in più di zuccheri rispetto ai tradizionali processi one-step.

"Stiamo ora cercando un partner per valutare la fattibilità del nostro processo di saccarificazione in due fasi in paglia di riso e altri vari materiali come paglia di grano e stoke di mais ecc. In un'unità pilota, " ha detto Qian. "Il nostro obiettivo finale è quello di commercializzare il nostro processo per produrre monosaccaridi da questo tipo di materiale in futuro".