Νέα μέθοδος μετατρέπει τα ξύλα σε βιοκαύσιμα και χημικά

Επιστήμονες στις ΗΠΑ -μεταξύ των οποίων ένας Έλληνας χημικός μηχανικός- ανακάλυψαν την πιο αποτελεσματική έως σήμερα μέθοδο για να μετατρέπουν τα ξύλα και τη λοιπή μη εδώδιμη βιομάζα των φυτών σε βιοκαύσιμα και χημικά, τα οποία θα μπορούσαν να αντικαταστήσουν τα αντίστοιχα προϊόντα που προέρχονται από το πετρέλαιο.

Έως σήμερα, οι υπάρχουσες τεχνικές για τη μετατροπή των φυτικών υλικών σε εμπορικά προϊόντα είναι συνήθως αδύνατο να ανταγωνισθούν επί ίσοις όροις σε επίπεδο κόστους τα πετροχημικά προϊόντα. Αν και αρκετά δέντρα και άλλα φυτά έχουν δοκιμασθεί ως ανανεώσιμα βιοκαύσιμα, λίγες τέτοιες προσπάθειες έχουν καταφέρει να οδηγήσουν σε εμπορικά βιώσιμα προϊόντα.

Όμως, η νέα μέθοδος κατορθώνει να μετατρέπει έως το 80% της λεγόμενης λιγνοκυτταρινούχας βιομάζας των φυτών όχι μόνο σε ένα, αλλά ταυτόχρονα σε τρία προϊόντα κατάλληλα για την αγορά, πράγμα που ανοίγει νέες δυνατότητες αξιοποίησης στην αγορά. Με τον τρόπο αυτόν, όχι μόνο τριπλασιάζεται -σε σχέση με τα σημερινά δεδομένα- το ποσοστό της μη εδώδιμης βιομάζας που μετατρέπεται σε εμπορικά προϊόντα, αλλά επίσης τριπλασιάζεται η αναμενόμενη οικονομική απόδοση της επένδυσης από 10% (για ένα μόνο τελικό προϊόν) σε 30% (για τρία πλέον προϊόντα).

Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον Τζέιμς Ντούμεσιτς και τον καθηγητή Χρήστο Μαραβέλια του Τμήματος Χημικών και Βιολόγων Μηχανικών του Πανεπιστημίου του Ουισκόνσιν-Μάντισον, έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό «Science Advances».

Η νέα τεχνική μετατρέπει σε πολύτιμα προϊόντα και τα τρία βασικά συστατικά της βιομάζας ενός φυτού: τη λιγνίνη σε προϊόντα άνθρακα (ανόδους μπαταριών, ανθρακονήματα, αφρό άνθρακα), την κυτταρίνη σε διαλυτό πολτό για υφαντικές ίνες και την ημικυτταρίνη σε φουρφουράλη (που αποτελεί τη βάση για πλαστικά, πολυμερή και καύσιμα). Η μέθοδος επιτρέπει τη μετατροπή ακόμη και των υγρών ξύλων.

Το «κλειδί» της νέας τεχνολογίας είναι η χρήση μιας διαλυτικής ουσίας, της γ-βαλερολακτόνης (GVL), η οποία είναι πολύ αποτελεσματική στη διάσπαση της βιομάζας. Επιπλέον, η GVL είναι πολύ σταθερή, οπότε είναι δυνατό να επαναχρησιμοποιηθεί το 99% της ουσίας, στο πλαίσιο μιας κυκλικής ανατροφοδοτούμενης διαδικασίας, κάτι που έχει σημαντικά πλεονεκτήματα από άποψη εξοικονόμησης πόρων και χρημάτων. Αυτό, εξάλλου, καθιστά «πράσινη» τη νέα μέθοδο, αφού ξεκινά με πρώτη ύλη μια ανανεώσιμη βιομάζα, χρησιμοποιεί ένα ανακυκλούμενο διαλυτικό και παράγει ελάχιστα απόβλητα.

Τα πειράματα έδειξαν ότι πάνω από τα τρία τέταρτα σχεδόν κάθε είδους ξύλων μπορούν να μετατραπούν σε προϊόντα που θα μπορούσαν να πωληθούν σε διάφορες αγορές. Πολλές βιομηχανίες (χάρτου, υφασμάτων, αυτοκινήτου, ηλεκτρονικών κ.ά.) θα μπορούσαν να επωφεληθούν από τη νέα τεχνολογία.

Οι ερευνητές εκτιμούν ότι με τη νέα μέθοδο από έναν μετρικό τόνο ξερή φυτική βιομάζα είναι δυνατό να προκύψουν έσοδα συνολικής αξίας άνω των 500 δολαρίων. Επίσης, εκτιμούν ότι με τη βελτίωση της τεχνικής θα μπορούν να παραχθούν βιοαιθανόλη κι άλλα βιοκαύσιμα.

Ο Χ. Μαραβέλιας αποφοίτησε από τη Σχολή Χημικών Μηχανικών του ΕΜΠ στην Αθήνα, πήρε το διδακτορικό του από το Τμήμα Χημικών Μηχανικών του Πανεπιστημίου Κάρνεγκι Μέλον και σήμερα έχει τον τίτλο του «διακεκριμένου καθηγητή» στο Πανεπιστήμιο του Ουισκόνσιν-Μάντισον.