植物生物質(zhì)的大部分(60~90w%)是以纖維素和半纖維素形式存儲(chǔ)的生物高分子碳水化合物。隨著纖維素物質(zhì)成為地球上最豐富的可再生生物質(zhì)資源,,如果可以有效地使其轉(zhuǎn)化成糖類分子(如葡萄糖),,糖類分子能量密度高于母系生物質(zhì),則就有潛力可滿足我們未來(lái)的能源需求,。由生物質(zhì)衍生的糖類可以通過(guò)液相催化加工轉(zhuǎn)換成為燃料和增值化學(xué)品,。
在離子液體中使纖維素生物質(zhì)轉(zhuǎn)化的方法,是典型的多樣化條件下酶和化學(xué)水解的替代方案,,或者是水熱(高溫高壓)條件下在熱壓水中進(jìn)行水解的替代方案,。
離子液體-水混合物目前被看作是公認(rèn)的、唯一的溶劑來(lái)作為溶劑(IL用于溶解纖維素)與反應(yīng)物(H2O用于水解),。因此,,研究人指出,值得注意的是,,目前的纖維素轉(zhuǎn)化過(guò)程中仍然采用額外的礦物酸或有機(jī)酸作為催化劑,。而由科羅拉多州立大學(xué)的團(tuán)隊(duì)所驗(yàn)證的過(guò)程中避免了額外需使用酸催化劑。
美國(guó)科羅拉多州立大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)于2010年4月5日宣布,,研究表明,,在相對(duì)溫和的條件下(≤140℃,1大氣壓)和不加入典型的生物質(zhì)轉(zhuǎn)化所使用的酸催化劑情況下,,使纖維素溶解在某些離子液體離子液體(ILs)中,,可使纖維素轉(zhuǎn)化為水溶性還原的糖類,具有高的還原糖類總產(chǎn)率(高達(dá)97%),,或者直接生成生物質(zhì)平臺(tái)化學(xué)品5-羥甲基糠醛,,當(dāng)加入CrCl2時(shí),具有高轉(zhuǎn)化率(高達(dá)89%),。
另外,,木質(zhì)纖維材料可被直接轉(zhuǎn)化成生物質(zhì)平臺(tái)化學(xué)品5 -羥甲基糠醛(HMF),這是一種多功能的中間產(chǎn)品,,可用以生產(chǎn)高附加價(jià)值化學(xué)品和燃料(如2,4 -二甲基呋喃,,這是一種生物燃料,其能量密度比乙醇高40%),。
他們的研究中,,將實(shí)驗(yàn)方法與實(shí)驗(yàn)計(jì)算組合所作的驗(yàn)證表明,通過(guò)在IL-水混合物中利用離子液體(ILs),可顯著提高Kw常數(shù)[水的溶解常數(shù)],。發(fā)現(xiàn)在溫和條件下離子液體(ILs)中的水具有高的Kw值(比室溫環(huán)境條件下的純水要高出3個(gè)數(shù)量級(jí)),,這是很重要的,因?yàn)檫@樣高的Kw值典型情況只有在極高溫或亞臨界水條件下利用水才能達(dá)到,。
研究結(jié)果,,其有關(guān)反應(yīng)涉及使用離子液體(ILs)-H2O混合物(作為溶劑,反應(yīng)劑或催化劑),,包括(但不限于此)有機(jī)催化,、電化學(xué)和生物質(zhì)加工或轉(zhuǎn)化。這一成果已在美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)《能源與燃料雜志(journal Energy & Fuels)》上發(fā)布,。(生物谷 Bioon.com)