Исследователи из Красноярского научного центра СО РАН изучили, как меняется структура целлюлозы при переработке с твёрдыми кислотами. Это поможет создавать более экологичные и эффективные технологии производства биотоплива и химических продуктов. Результаты работы опубликованы в журнале Wood Science and Technology.

В чём суть?

Обычно целлюлозу перерабатывают с помощью серной кислоты, но это вредит окружающей среде и оборудованию. Учёные предложили использовать твёрдые кислотные катализаторы — их можно применять многократно, они не вызывают коррозии и меньше загрязняют среду.

Что выяснили ученые?

Катализаторы с сильными и слабыми кислотными свойствами работают по-разному.

Amberlyst-15 (сильный катализатор) лучше разрушает кристаллическую часть целлюлозы.

Sib450 (слабый катализатор) в основном расщепляет аморфные участки, повышая кристалличность.

Ключевую роль играет двойной электрический слой, который образуется у поверхности катализатора в воде.

Почему это важно?

Традиционные методы переработки целлюлозы (например, в производстве этанола) создают много отходов. Новый подход может сделать процесс чище, дешевле и эффективнее.

Подробности от ученых

«Известно, что твёрдые кислоты имеют высокую эффективность в гидролизе целлюлозы, но было неочевидно, как могут взаимодействовать между собой твёрдые частицы целлюлозы и кислотного катализатора. Ранее мы провели теоретические исследования, в которых показали ведущую роль способности твёрдых кислот формировать у своей поверхности в воде двойной электрический слой. Это широко известное явление для каталитических процессов с использованием твёрдых кислот до нас учёные ещё не рассматривали», — рассказала руководитель исследования заведующая лабораторией Института химии и химической технологии СО РАН Оксана Таран.

«Нам доступны современные методы исследования материалов, которые позволили детально и глубоко разобраться в изменениях, происходящих в целлюлозе при гидролизе с твёрдыми кислотами, и выяснить, как устроен каталитический процесс на молекулярном уровне», — поделился соавтор исследования младший научный сотрудник Института химии и химической технологии СО РАН Виктор Голубков.

Исследование открывает путь к «зелёным» технологиям переработки биомассы.