امروزه دانشمندان در حال بررسی کاربرد‌های مختلف چوب گیاهان می‌باشند؛ سوخت‌های زیستی تجدیدپذیر و ارزان قیمت و مواد افزودنی ساخته شده از چوب گیاهان، از آن دسته کاربرد‌ها هستند. تبدیل چوب درختان و زباله به سوخت زیستی مایع و دیگر محصولات زیستی، مدت زیادی است که هدف محققان و کارآفرینان می‌باشد، اما برای سال‌های طولانی نتوانسته‌اند که این کار را انجام دهند.
مشکل اصلی از مولکول‌هایی نشأت می‌گیرد که دیواره‌ی گیاه را تشکیل می‌دهند، جایی که فیبر سلولز پر انرژی با همی‌سلولز و لیگنین برخورد دارد. تمرکز بیشتر تحقیقات در زمینه‌ی سوخت زیستی بر روی این است که چگونه با روشی کارآمد می‌توان این ترکیبات را جدا کرد و آن‌ها را به محصولات ارزشمند تبدیل کرد.
با استفاده از ابر رایانه‌ها، دو تیم تحقیقاتی DOE و ORNL توانسته‌اند چند اکتشاف مهم در رابطه با این مشکل و این جداسازی داشته باشند. در مقاله‌ای که اخیراً چاپ شده، محققان نکات کلیدی از یک دهه شبیه‌سازی مولکولی سیستم زیست‌توده را فراهم آورده‌اند. Jeremy Smith -یکی از محققین- می‌گوید: “بعد از گذشت ۱۰ سال ما بالاخره به یک نقطه‌نظر مشترک راجع به این‌که مولکول‌ها چه ویژگی‌هایی دارند رسیده‌ایم و به دنبال راهی برای بیان آن هستیم تا دیگران نیز به بهترین نحو بتوانند از آن استفاده کنند.”
در سال‌های اخیر، محلول‌های آزمایشی جدیدی ساخته شدند که زنجیره‌های طولانی فیبر زیست‌توده را به خوبی می‌شکنند، و بدین طریق هزینه تولید cellulostic ethanol، که یک سوخت زیستی ساخته شده از چوب درختان می‌باشد را کاهش می‌دهند. اما بعضی محلول‌ها نسبت به بقیه کارآمدتر هستند و این سؤالی است که توسط ابرکامپیوتر‌ها پاسخ داده می‌شود.
با انجام شبیه‌سازی‌ها در یک ابرکامپیوتر، محققان توانستند به صورت بسیار دقیق، واکنش مولکول‌های محلول را با مولکول‌های سوخت زیستی مدل‌سازی کنند. با کمک یک گروه آزمایشگاهی از دانشگاه کالیفرنیا، آن‌ها توانستند نشان دهند که یک مدل‌سازی با کیفیت بالا بسیار ارزشمند می‌باشد. همچنین این تیم بررسی کرد که چگونه تعاملات اجزاء یک حلال دو قطبی، نقش مهمی در تسریع تخریب زیست‌توده و تبدیل آن به سلولز و لیگنین دارد.
حلال آزمایش شده از آب، تتراهیدروفوران و ترکیبات آلی برای یک نوع فرایند پیش‌پردازش زیست‌توده توسعه یافته تشکیل شده که باعث آزادسازی آنزیمی با بیش از ۹۰ درصد قند و لیگنین می‌شود. یکی از مهندسین پروژه می‌گوید: “فقط دانستن این که مولکول حلال و جزء مورد عمل چگونه با یکدیگر واکنش می‌دهند، به ما کمک می‌کند تا دیدگاه‌های جدیدتری راجع به چگونگی کارکرد سیستم داشته باشیم.”
☑ منبع خبر
☑ لینک مقاله
