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红外电子激光器（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的波长处具有三个红外波段，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，他们在同步辐射红外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。