Un par de cosolventes multifuncionales revela los principios moleculares de la deconstrucción de la biomasa

Área de la Ciencia:

• Desconstrucción de la biomasa
• Energía renovable y productos químicos
• Química ecológica

Sus antecedentes:

• La estructura compleja de las paredes celulares de las plantas dificulta la descomposición de la biomasa lignocelulósica.
• La conversión eficiente de la biomasa es crucial para la producción de productos químicos verdes y biocombustibles.

Objetivo del estudio:

• Investigar los mecanismos de los cosolventes de tetrahidrofurano (THF) y agua en la deconstrucción de la biomasa.
• Identificar los efectos sinérgicos para el fraccionamiento eficiente de la biomasa y la generación de precursores.

Principales métodos:

• Simulaciones moleculares para estudiar los efectos del disolvente THF en las interacciones de la lignina y la celulosa.
• Detección de infrarrojos a nanoescala para observar el reordenamiento de la lignina en rodajas de madera dura.
• Experimentos a gran escala sobre el tratamiento de la biomasa con cosolvente y ácido diluido.

Principales resultados:

• El THF-agua actúa como un disolvente theta, haciendo que la lignina se disocie, se expanda y exponga enlaces para la despolimerización.
• El tratamiento con cosolvente y el ácido diluido liberan hemicelulosa y lignina, mejorando el acceso de las enzimas a la celulosa.
• Se lograron altas tasas de hidrólisis de celulosa a glucosa sin desactivación de la enzima.

Conclusiones:

• El análisis a múltiples escalas revela mecanismos sinérgicos para una eficiente deconstrucción de la biomasa.
• Este enfoque ofrece un cambio de paradigma para el diseño de métodos cosolventes para la realización de combustibles y bioproductos de bajo costo.