Một nhóm các nhà nghiên cứu tại Trường Đại học Delaware, Mỹ đã phát minh ra một quy trình chiết xuất đường hiệu quả từ vỏ bào, lõi ngô và các chất thải hữu cơ khác được thu gom từ các khu rừng và trang trại.

Nguyên liệu sinh học tái tạo này có thể trở thành lựa chọn giá rẻ và bền vững để thay thế dầu mỏ được sử dụng để sản xuất hàng tấn hàng hóa tiêu dùng. Theo một khảo sát, hơn một nửa số người tiêu dùng ở Hoa Kỳ sẵn sàng trả nhiều tiền để mua các sản phẩm thân thiện với môi trường.

Basudeb Saha, Phó Giáo sư tại Trung tâm Xúc tác đổi mới năng lượng tại trường Đại học Delaware cho biết: Để sản xuất hóa chất và nhiên liệu xanh hơn, chúng tôi đang nghiên cứu vật liệu từ thực vật, nhưng lại không muốn cạnh tranh với sản xuất lương thực. Vì vậy, thay vì lấy ngô và chiết xuất đường để sản xuất etanol, chúng tôi sử dụng phần ngô và lõi được bỏ đi sau khi thu hoạch ngô, cũng như các loại chất thải khác như vỏ bào và vỏ trấu.

Trong thập kỷ qua dù đã có sự chuyển hướng sang sử dụng loại chất thải được gọi là sinh khối ligno xenlulô để tạo ra các hóa chất sản xuất nhựa phân hủy sinh học, dược phẩm, mỹ phẩm và nhiên liệu sinh học, nhưng các các nhà máy sản xuất nhiên liệu sinh học lại gặp khó khăn trong việc tìm kiếm nguồn cung cấp ổn định và phải đương đầu với vấn đề chi phí xử lý cao. Vỏ bào và lõi ngô là vật liệu đơn giản và giá rẻ nhưng rất khó phân tách về mặt hóa học.

Ngành công nghiệp hiện đã tách được đường từ lignin thông qua một quy trình gồm hai bước, trong đó bước một là sử dụng hóa chất mạnh và các điều kiện phản ứng và bước hai là sử dụng enzym đắt tiền. Quy trình này làm cho đường được sản xuất có giá thành cao và các sản phẩm cuối cùng dù tái tạo, nhưng ít cạnh tranh hơn so với đường được sản xuất bằng dầu mỏ.

Tuy nhiên, quy trình mới của trường Đại học Delaware chỉ có một bước và không đòi hỏi bước tiền xử lý riêng biệt thường được áp dụng trong các nhà máy sản xuất nhiên liệu sinh học để phân hủy lignin từ xenlulô polyme đường và hemi xenlulô. Công nghệ này kết hợp bước tiền xử lý và thủy phân xenlulô và hemi xenlulô và hoạt động trong điều kiện nhiệt độ tương đối thấp (85°C) và thời gian phản ứng ngắn (một giờ), nên tiêu thụ hiệu quả năng lượng và nước.

Ảnh minh họa.

Điểm cốt lõi của công nghệ mới là sử dụng dung dịch muối vô cơ đậm đặc với một lượng nhỏ axit khoáng sản. Dung dịch muối đặc trưng chỉ cần một lượng nước tối thiểu. Dung dịch này làm nở các hạt gỗ hoặc sinh khối khác, cho phép dung dịch tương tác với các sợi. Các tính chất độc đáo của dung dịch muối làm cho phương pháp này trở nên rất hiệu quả với hàm lượng đường về lý thuyết đạt 95%.

Ngoài ra, nhóm nghiên cứu đã kết hợp quy trình này với một bước nữa được gọi là phản ứng khử nước để chuyển đổi đường thành các furan và cho phép tái chế dung dịch muối. Furan là hợp chất rất linh hoạt được dùng làm nguyên liệu để sản xuất hóa chất đặc biệt.