V současnosti na výrobu biopaliv vynakládáme mnohem více energie, než kolik z nich nakonec získáme. Jednou z mála výjimek je brazilský líh, vznikající kvašením třtinového cukru. Rentabilitě jeho výroby napomáhá i fakt, že k ohřevu při destilaci lze využít jako paliva vylisované třtinové stonky. Z pohledu chemiků je však pálení stonků třtiny také mrhání. Jsou tvořeny celulózou a dalšími složitými cukry. Jejich rozkladem bychom mohli získat  další potravu pro kvasinky a další biolíh. Problém je v tom, že příprava jednodušších cukrů z velmi odolné celulózy představuje tvrdý oříšek. Vědci ho zkoušejí rozlousknout pomocí  bakterií, hub a dalších mikroorganismů, které štípou dlouhé řetězce celulózy složitými biochemickými reakcemi pomocí nejrůznějších enzymů. Funguje to, ale je  to drahé.

Zvětšit obrázek

Mark Mascal

Mark Mascal a Edward Nikitin z University of California se rozhodli vyloučit z celého procesu kvasinky. Výroba bude s ohledem na produkci skleníkových plynů rázem ekologičtější, protože kvasinky při výrobě lihu mění třetinu zpracovaného cukru na oxid uhličitý. Mascal  s Nikitinem rozkládají celulózu jednoduchou chemickou reakcí přímo na malé, avšak energeticky bohaté molekuly, využitelné jako netradiční palivo. Výsledky svých pokusů zveřejnili ve vědeckém časopise Angewandte Chemie.

 

Základní mezistupeň přímé přeměny celulózy na palivo je 5-chloromethylfurfural, označovaný také jako CMF. Synonyma: 5-(Chloromethyl)-2-furaldehyd, 5-(chloromethyl)furan-2-carbaldehyde). (Credit: loockchem.com)

Američtí vědci smíchali v laboratorních podmínkách práškovou celulózu s chloridem litným a koncentrovanou kyselinou chlorovodíkovou. Směs zahřáli a nastartovali tak reakci, které se říká kyselá hydrolýza. Dlouhé a stabilní řetězce celulózy se při ní mění na tři jednoduché sloučeniny. Ty jsou odvozeny od furanu, jehož molekuly tvoří kruh ze čtyř atomů uhlíku a jednoho atomu kyslíku.

Všechny produkty štěpení celulózy se dají použít jako palivo až po dalších úpravách. Musí se například zbavit navázaných atomů chlóru. I tento problém už Mascal s Nikitinem vyřešili. Našli hned dva způsoby, jak chlór z molekul meziproduktu „oloupat“. Při obou reakcích vznikají netoxické látky, z nichž jedna má obsah energie srovnatelný s naftou či benzínem.
Není to zdaleka poprvé, co se chemici pokusili vyrobit palivo z rostlinného materiálu. Zatím ale nikdo nepoužil jako výchozí surovinu surovou celulózu, která je snadno dostupná v obrovských kvantech. Předchozí procedury využívaly složitě připravované jednodušší látky, komplikované postupy a drahé chemikálie.

Ani technologie vyvíjená  Mascalem a Nikitinem není úplně jednoduchá a není jisté, jak se ji podaří přenést do velkovýrobních podmínek. Hlavní potíž spočívá v průběžném odebírání molekul paliva, protože v reakční směsi jsou náchylné k dalším chemickým procesům a ty je znehodnocují. Komplikace lze očekávat i při „oloupávání“ atomů chlóru z výsledného produktu.
„Plánujeme stavbu padesátilitrového reaktoru,“ řekl Mascal v rozhovoru pro týdeník Nature. „O ještě větším zařízení začneme přemýšlet, až jestli to padesátilitrové bude fungovat.“ˇ