Gli scienziati dell'Istituto di scienza e ingegneria dell'Università di Kanazawa hanno sviluppato nuove miscele di solventi per abbattere la struttura dura della cellulosa vegetale per la produzione di bioetanolo. Questi nuovi solventi funzionano in condizioni blande, hanno una tossicità ridotta e sono più rispettosi dell'ambiente rispetto ai solventi attualmente disponibili. Questo lavoro potrebbe portare a tecnologie migliorate per la conversione della biomassa attualmente inutilizzata in combustibile.

biocarburanti, come l'etanolo prodotto da switchgrass o canna da zucchero, può consentirci di ridurre la nostra dipendenza dai combustibili fossili non rinnovabili. Però, il processo di produzione di biocarburanti di solito richiede la scomposizione della cellulosa dalle piante, che consiste di lunghe catene polimeriche, in molecole di zucchero più piccole. Non è un compito semplice, come illustrato da come la corteccia d'albero o gli steli d'erba sembrano poco appetitosi per noi umani. La cellulosa ha una complessa rete di legami idrogeno, che lo rende estremamente resistente agli agenti chimici. I metodi attuali per la lavorazione della cellulosa si basano su condizioni di reazione dure e sostanze chimiche tossiche.

Ora, gli scienziati dell'Università di Kanazawa hanno utilizzato una classe speciale di molecole chiamate "zwitterioni" per creare nuovi solventi con la capacità di dissolvere la cellulosa. Gli zwitterioni sono speciali in quanto hanno una carica sia positiva che negativa, ma in punti diversi della molecola in modo che non possano neutralizzarsi a vicenda. Queste cariche sono altamente efficaci nell'interrompere i legami idrogeno impedendo la scomposizione della cellulosa. "Poiché quasi tutti gli zwitterioni sono solidi in normali condizioni di reazione, i nostri esperimenti hanno utilizzato miscele eutettiche, " spiega il primo autore Gyanendra Sharma. Un sistema eutettico è una miscela di sostanze con un punto di fusione inferiore a quello delle sue parti costituenti. Ciò si ottiene utilizzando molecole con strutture diverse, in modo che i cristalli regolari siano più difficili da formare.

In questi esperimenti, il team ha mescolato quattro diversi zwitterion a vari rapporti. Hanno trovato 22 combinazioni che erano liquide al di sotto dei 100°C. Di questi, due miscele erano anche molto efficaci nel dissolvere la cellulosa. "Il nostro lavoro mostra che è possibile sostituire molte delle sostanze chimiche tossiche utilizzate oggi con alternative più rispettose dell'ambiente mentre ci muoviamo verso un ecosistema di energia più rinnovabile, ", afferma l'autore senior Kosuke Kuroda. Questa ricerca dimostra il potenziale dell'utilizzo di combinazioni di zwitterioni per creare miscele con proprietà non possedute da alcuna molecola individualmente.

L'opera è stata pubblicata in Polimeri di carboidrati .