Kimyagerler Biyoyakıt ve Biyomateryal Üretimini İyileştirmenin Anahtarını Buldu
Dünya sürdürülebilir enerji ve malzeme kaynakları ararken ve talep ederken bitki biyokütlesi, biyomalzemeler ve biyoyakıt üretimi için yenilenebilir bir kaynak olarak hizmet ederek çözümü sağlayabilir. Bununla birlikte, şimdiye kadar bitki biyokütlesinde ki karmaşık fiziksel ve kimyasal etkileşimler, hasat sonrası işlemede bir zorluk olmuştur.
Bugünlerde Nature Communications’da yayınlanan yeni bir çalışmada, LSU Kimya Bölümü Doçenti Tuo Wang ve araştırma ekibi, karbonhidratların bitki biyokütlesi oluşturmak için aromatik polimer lignin ile nasıl etkileşime girdiğini ortaya koydu. Bu yeni bilgi, biyokütleyi enerji ve malzemelerde kullanmak için daha iyi teknolojinin geliştirilmesine yardımcı olabilir.
Wang ve araştırma ekibi çimenler, sert ağaç ve yumuşak ağaç türleri dahil olmak üzere birçok bitki türünde lignoselülozik bileşenlerin nano ölçekli yapısını inceledi. Çimler, mısır gibi birçok gıda ürünü içerir ve ABD’de biyoyakıt üretimi için birincil hammaddedir. Genellikle inşaat malzemeleri yapımında kullanılan odunsu bitkiler, gıda ürünlerine olan bağımlılığı azaltmak için gelecek nesil biyoyakıt için umut verici adaylar haline gelmiştir.
Ekip, üç bitki türü arasındaki lignin-karbonhidrat arayüzlerinin nano ölçekli organizasyonunu karşılaştırmak ve biyopolimerlerin yapılarının diğer hücre duvarı bileşenleriyle ilişkilerini nasıl etkilediğini ortaya çıkarmak için katı hal nükleer manyetik rezonans spektroskopisi konusundaki uzmanlıklarını kullandı.
Wang, “Hemiselüloz ksilanın, selüloz mikrofibrillerini bağlamak için düz yapısını kullandığını ve öncelikle lignin nano alanlarıyla ilişkilendirmek için düz olmayan yapısına güvendiğini keşfettik.” dedi. “Ancak, sıkıca paketlenmiş odunsu malzemelerde, selüloz aynı zamanda lignin ile ikincil bir etkileşimci olarak hizmet etmeye zorlanır.”diye ekledi.
Lignin-karbonhidrat arayüzlerinin organizasyonu hakkında yeni keşfedilen yüksek doğruluklu bilgiler, bitki biyomateryalleri araştırmasını revize etti. Spektroskopi yöntemiyle, çalışılan numuneler kimyasal bozulma olmadan doğal durumlarında tutuldu. Sonuçlar, farklı bitkiler arasında hücre duvarı yapısının altında yatan yapısal farklılıkları ortaya çıkardı.
Araştırma, LSU lisansüstü öğrencileri Alex Kirui ve Wancheng Zhao ile Wang araştırma grubundan doktora sonrası araştırmacılar Fabien Deligey ve Xue Kang’dan oluşan bir ekip tarafından yürütüldü; projede işbirliği yapan Ulusal Yüksek Manyetik Alan Laboratuvarı’nda Dinamik Nükleer Polarizasyon tekniği uzmanı Frederic Mentink-Vigier; ve kapsamlı modelleme uzmanlığı sunan Pennsylvania Eyalet Üniversitesi’nden Hui Yang da yer aldı.
Bu metodoloji, farklı bitkilerdeki ve mühendislik mutantlarındaki karmaşık biyomoleküllere bakmak için gelecekteki fırsatları mümkün kılar ve bu da biyolojik olarak yenilenebilen enerji ve biyomalzemelerin üretimi için daha iyi teknolojinin geliştirilmesine yardımcı olacaktır.
Kaynak:phys.org
