国际能源网讯:美国科罗拉多州立大学研究团队于2010年4月5日宣布,研究表明,在相对温和的条件下(≤140℃,1大气压)和不加入典型的生物质转化所使用的酸催化剂情况下,使纤维素溶解在某些离子液体离子液体(ILs)中,可使纤维素转化为水溶性还原的糖类,具有高的还原糖类总产率(高达97%),或者直接生成生物质平台化学品5-羟甲基糠醛,当加入CrCl2时,具有高转化率(高达89%)。
研究结果,其有关反应涉及使用离子液体(ILs)-H2O混合物(作为溶剂,反应剂或催化剂),包括(但不限于此)有机催化、电化学和生物质加工或转化。这一成果已在美国化学学会《能源与燃料杂志(journal Energy & Fuels)》上发布。
植物生物质的大部分(60~90w%)是以纤维素和半纤维素形式存储的生物高分子碳水化合物。随着纤维素物质成为地球上最丰富的可再生生物质资源,如果可以有效地使其转化成糖类分子(如葡萄糖),糖类分子能量密度高于母系生物质,则就有潜力可满足我们未来的能源需求。由生物质衍生的糖类可以通过液相催化加工转换成为燃料和增值化学品。
另外,木质纤维材料可被直接转化成生物质平台化学品5 -羟甲基糠醛(HMF),这是一种多功能的中间产品,可用以生产高附加价值化学品和燃料(如2,4 -二甲基呋喃,这是一种生物燃料,其能量密度比乙醇高40%)。
在离子液体中使纤维素生物质转化的方法,是典型的多样化条件下酶和化学水解的替代方案,或者是水热(高温高压)条件下在热压水中进行水解的替代方案。
离子液体-水混合物目前被看作是公认的、唯一的溶剂来作为溶剂(IL用于溶解纤维素)与反应物(H2O用于水解)。因此,研究人指出,值得注意的是,目前的纤维素转化过程中仍然采用额外的矿物酸或有机酸作为催化剂。而由科罗拉多州立大学的团队所验证的过程中避免了额外需使用酸催化剂。
他们的研究中,将实验方法与实验计算组合所作的验证表明,通过在IL-水混合物中利用离子液体(ILs),可显著提高Kw常数[水的溶解常数]。发现在温和条件下离子液体(ILs)中的水具有高的Kw值(比室温环境条件下的纯水要高出3个数量级),这是很重要的,因为这样高的Kw值典型情况只有在极高温或亚临界水条件下利用水才能达到。