基于激光的新技术，可将纤维素有效降解为生物燃料

日本的研究人员设计了一种新的基于激光的方法，该方法使纤维素的降解更为简单。该反应不需要苛刻的条件，因此可以支持多种工业中纤维素的高效应用，特别是环境技术。

寻找有效的化石燃料替代品至关重要，因为存在迫在眉睫的气候危机风险。

一种选择是利用称为生物燃料的清洁燃料源，这些清洁源可以从生物质等自然资源中产生。在全球范围内，基于植物的聚合物纤维素是生物质中最丰富的形式，可以转化为木糖和葡萄糖等原材料来生产生物乙醇，这是一种生物燃料。

但是，由于分子的致密和刚性结构，使其难溶于水，因此此过程很困难。全球的生物技术人员和化学家都利用水解，超声和微波辐射等传统方法降解该聚合物。但是，这样的过程需要严格的条件，因此是不可持续的。

为了克服这一挑战，日本的一个研究小组在《能源与燃料》杂志上发表了一项新研究，其中包括川崎隆康博士（东京科学大学），京都和平大学先进能源研究所的Heishun Zen博士，Yasushi教授。早川（日本大学量子科学研究所电子束研究与应用实验室），大田俊明教授（立命馆大学SR中心）和月山浩一教授（东京科学大学）设计了一种新的方法来降解纤维素。

该方法基于一种称为无X电子激光器（IR-FEL）的激光器，其波长可以在3至20μm的范围内进行调整。这项新技术似乎是纤维素零排放降解的潜在绿色技术。

研究人员意识到，可以使用IR-FEL对几种生物分子进行解离反应。纤维素是由氢，氧和碳分子组成的生物聚合物，它们相互之间形成不同角度和长度的共价键。

该聚合物在三个波长分别为3.5μm，7.2μm和9.1的波长处具有三个X波段，分别对应于三个不同的键：CH拉伸模式，HC弯曲模式和CO拉伸模式。

根据这些模式，研究人员通过将IR-FEL的波长调整为三个波长来照射纤维素粉末。

随后，他们在同步辐射X显微镜和电喷雾电离质谱等方法的帮助下检查了产品，结果表明纤维素分子已降解为葡萄糖和纤维二糖（用于生物乙醇生产的前体分子）。

此外，他们的产品以高收率获得，从而使该过程非常高效。

除生产生物燃料外，纤维素还具有多种用途，例如，作为杂化纸材料，抗菌片材和生物相容性细胞膜中的功能性生物材料。

因此，这项研究中开发的新技术展示了可用于各个领域的潜力，例如工程，技术和医疗保健。此外，川崎博士认为，这项新技术不仅可用于处理纤维素，而且还可用于处理其他木材成分，因此被证明是一种回收森林生物质的新技术。