ผู้คนค้นพบวิธีทำแอลกอฮอล์จากเมล็ดพืชมานานแล้ว และตอนนี้มีการใช้กระบวนการที่คล้ายกันในการเปลี่ยนข้าวโพดเป็นเอธานอลสำหรับเชื้อเพลิง ประการแรก เมล็ดข้าวโพดถูกบดเป็นแป้งหยาบและรวมกับน้ำและเอนไซม์อัลฟาอะไมเลสและกลูโคอะไมเลส ซึ่งเปลี่ยนแป้งเป็นน้ำตาลหลังจากส่วนผสมนี้ปรุงสุกและฆ่าเชื้อแล้ว—เพื่อทำลายเอนไซม์อะไมเลสสองตัว—ยีสต์จะถูกเติมลงไปเพื่อหมักน้ำตาลให้เป็นเอทานอล ขั้นตอนสุดท้าย การกลั่น จะแยกเอธานอลออกจากน้ำ ของแข็ง และผลิตภัณฑ์เคมีอื่นๆ ของการหมัก
น้ำตาลข้าวโพดเป็นกลูโคสเกือบทั้งหมด
ซึ่งยีสต์สามารถหมักเป็นเอธานอลได้อย่างง่ายดาย Donohue กล่าว แต่เนื่องจากข้าวโพดเป็นอาหารของคนและสัตว์ การเปลี่ยนปริมาณข้าวโพดจำนวนมากไปสู่การผลิตเอทานอลอาจทำให้ราคาสูงขึ้นและอาจนำไปสู่การขาดแคลนได้ นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมพืชที่ไม่ได้ใช้ในรูปแบบอื่นในปัจจุบันจึงเป็นทางเลือกที่น่าสนใจแทนข้าวโพด
ในปี 2548 ห้องปฏิบัติการแห่งชาติโอ๊คริดจ์ในรัฐเทนเนสซีได้ออกรายงานสำหรับกระทรวงพลังงานและการเกษตร โดยประเมินว่าสหรัฐอเมริกาสามารถผลิตสสารจากพืชได้ 1.3 พันล้านตัน ซึ่งหากเปลี่ยนเป็นเอทานอลแล้ว จะสามารถเติมน้ำมันปิโตรเลียมได้มากกว่าร้อยละ 30 ของประเทศ ความต้องการ ของเสียจากการเกษตรเป็นส่วนใหญ่ของการประมาณการนั้น
แต่เพื่อให้บรรลุเป้าหมายที่ทะเยอทะยานเป็นพันล้านตันโดยไม่กระทบต่อเสบียงอาหาร พืชที่มีเซลลูโลสสูง เช่น ต้นป็อปลาร์ สวิตกราส และวีทกราส จะต้องปลูกเพื่อผลิตเอทานอลโดยเฉพาะด้วย ไบรอัน เดวิสัน จากห้องแล็บโอ๊กริดจ์กล่าวว่า พืชทั้งสามชนิดนี้ไม่ได้รับการเลี้ยงดู ดังนั้นมีโอกาสมากมายที่จะขยายพันธุ์เพื่อเพิ่มมูลค่าในฐานะแหล่งเซลลูโลส
ปัญหาที่จู้จี้กับพืชเหล่านี้และพืชอื่นๆ คือเซลลูโลสในผนังเซลล์
นั้นยากต่อการกำจัด ซึ่งเป็นปัญหาที่นักวิจัยเรียกว่า “การบิดเบี้ยวของมวลชีวภาพ”
“ธรรมชาติพัฒนาพืชขึ้นมา ดังนั้นพวกมันจึงไม่ย่อยสลายง่าย” Martin Keller จาก Oak Ridge กล่าว ผนังเซลล์แข็งมีโครงสร้างที่ซับซ้อนซึ่งสร้างขึ้นจากโพลิเมอร์สามชนิด ได้แก่ เซลลูโลส เฮมิเซลลูโลส และลิกนิน เซลลูโลสประกอบด้วยสายโซ่ยาวของโมเลกุลกลูโคส (น้ำตาลเชิงเดี่ยวที่มีคาร์บอน 6 อะตอม) รวมตัวกันเป็นเส้นใยเล็กๆ เส้นใยเหล่านี้ก่อตัวเป็นโครงสร้างที่รองรับเฮมิเซลลูโลส ซึ่งเป็นโพลิเมอร์ที่ประกอบด้วยไซโลสเป็นส่วนใหญ่ (น้ำตาลเชิงเดี่ยวที่มีคาร์บอน 5 อะตอม) ลิกนินเป็นสารประกอบของโพลิเมอร์หลายชนิดที่ให้ความแข็งแรงและความแข็งแกร่งแก่พืช แต่การเชื่อมโยงกับเซลลูโลสและเฮมิเซลลูโลสนั้นไม่เป็นที่เข้าใจกันดีนัก
กลยุทธ์การผลิตเอทานอลในปัจจุบันต้องใช้ขั้นตอนที่ยุ่งยากหลายขั้นตอนในการรื้อผนังเซลล์ การบำบัดด้วยความร้อน ความดัน หรือกรด ขั้นแรกจะกำจัดเฮมิเซลลูโลสและลิกนินออกจากเส้นใยเซลลูโลสขนาดยาว จากนั้น เซลลูโลสและเฮมิเซลลูโลสจะถูกแปรรูปแยกกันเป็นเอธานอล แม้ว่าการทำเช่นนั้นจะเป็นเรื่องที่ท้าทาย เส้นใยเซลลูโลสละลายในน้ำได้ไม่ดี ทำให้เอนไซม์อะไมเลสเข้าถึงเซลลูโลสและแตกตัวเป็นกลูโคสได้ยาก จุลินทรีย์ถูกใช้เพื่อสลายเฮมิเซลลูโลสให้เป็นน้ำตาลที่เป็นส่วนประกอบและหมักพวกมัน แต่พวกมันผลิตผลพลอยได้จำนวนมากและเอธานอลไม่มาก
การหาวิธีแปรรูปเซลลูโลสและเฮมิเซลลูโลสร่วมกันจะทำให้กระบวนการนี้ง่ายขึ้นและราคาถูกลง นักวิจัยยังต้องการดัดแปลงพันธุกรรมพืชเพื่อผลิตลิกนินหรือเซลลูโลสชนิดที่อ่อนลง ทำให้ผนังเซลล์แตกตัวได้ง่ายขึ้น ตัวอย่างเช่น จีโนมของต้นป็อปลาร์ถูกจัดลำดับเมื่อปีที่แล้ว ดังนั้นนักวิจัยจึงสามารถเริ่มระบุยีนที่มีความสำคัญต่อการสังเคราะห์ผนังเซลล์ได้
แนะนำ : ข่าวดารา | กัญชา | เกมส์มือถือ | เกมส์ฟีฟาย | สัตว์เลี้ยง
