La cellulose est la macromolécule biologique la plus abondante sur la Terre, le composant majeur des parois du bois et des cellules végétales. Si elle pouvait être fiable et efficace transformé en combustible tel que l'éthanol, la cellulose offrirait la société humaine une source d'énergie durable. De nombreux scientifiques travaillent à faire de ce rêve une réalité. Mais d'abord, ils devront surmonter plusieurs défis difficiles.
Pré-traitement
Tout d'abord, la biomasse est traitée en coupant vers le haut. Si la charge est en bois, par exemple, il peut être coupé en dés en petits morceaux, ce qui le rend plus facile à transporter et augmente également la superficie des réactions chimiques. Ensuite, la biomasse est prétraitée soit par explosion à la vapeur ou à l'hydrolyse acide. Dans la technique d'explosion de vapeur, l'eau est injectée dans les fibres végétales et chauffé rapidement de sorte qu'il se transforme en vapeur, éclatement ouvrir les faisceaux de fibres. Alternativement, les acides forts peuvent briser les faisceaux de fibres par hydrolyse acide.
Enzymatic hydrolyse
Ensuite, les fibres prétraitées sont exposées à une solution d'enzymes qui décomposent la cellulose en sucres de glucose. Endocellulase, exocellulase et bêta-glucosidase sont trois types d'enzymes qui jouent chacun un rôle dans ce processus. Endocellulase perturbe la structure de la cellulose, tandis que exocellulase fait des coupes à la fin des chaînes de cellulose. Beta-glucosidase rompt les liens entre les molécules voisines de glucose. Malheureusement, ce procédé ne dégrade pas la lignine également trouvé dans les parois cellulaires végétales, qui est plus réfractaire au traitement.
Fermentation
Ensuite, la solution de glucose est alimenté à des microbes tels que les levures, ce qui le consommer et de produire de l'éthanol comme sous-produit de leur métabolisme. Cette partie du processus est pas différent du processus de fermentation qui transforme le raisin en vin. La levure ne peut pas croître si la concentration d'éthanol est trop élevée, cependant, de sorte que le produit de fermentation doit ensuite être éliminé par distillation pour augmenter la concentration d'éthanol. Distillation ne peut atteindre une teneur en éthanol d'environ 97 pour cent, de sorte que les tamis moléculaires ou d'autres techniques sont nécessaires pour éliminer la teneur en eau restante.
Défis
Le principal obstacle à la commercialisation de l'éthanol cellulosique est le coût. L'éthanol cellulosique doit rivaliser avec l'essence et le maïs éthanol, qui sont tous deux moins cher à fabriquer. Les scientifiques travaillent à améliorer le processus de plusieurs façons différentes. parois de cellules végétales contiennent de l'hémicellulose, un polymère qui incorpore des sucres à la fois cinq et six atomes de carbone, mais la levure ne peuvent fermenter les sucres à six carbones. Certains chercheurs modification génétique de levure pour surmonter ce problème. D'autres travaillent pour réduire la teneur en lignine des plantes telles que le panic raide et le miscanthus, ce qui rendrait plus facile de les traiter efficacement. Peut-être le défi le plus important, cependant, est le coût relativement élevé des enzymes.