将生物质转化为生化物质和绿色氢的一种更有利可图且环保的方法

许多人梦想着能够像传说中的Rumpelstiltskin一样将稻草变成金子。尽管从字面上看这不可能，但科学家正在利用阳光将稻草变成更有价值的东西。借助于萨斯喀彻温大学加拿大光源(CLS)的技术，加拿大研究人员已经取得了重要进展，利用太阳的力量将小麦秸秆等生物质转化为氢燃料和增值的生物化学物质。这种方法更高效，环保且有利可图。

卡尔加里大学(UCalgary)助理教授胡金光博士说，利用生物质或植物材料生产能源已经进行了超过40年的研究。两个最常见的过程是热化学过程和生物过程，但是它们仍然需要大量碳，并且在经济上不可行。

Hu博士和UCalgary助理教授Md Golam Kibria博士一直将他们最近的研究重点放在常用石油精炼厂的替代方法上。他们的新型环保方法称为光生物精炼厂，利用太阳能分解生物质(在这种情况下为小麦秸秆)来制造绿色氢和高价值的生物化学物质。加拿大第一研究卓越基金会(CFREF)一直在支持这项研究，其最新发现由美国化学学会发表。

有效的生物质光精炼方法的关键方面之一是麦秸的预处理。胡解释说，植物细胞壁是由复杂且高度组织化的纤维素结构制成的，纤维素结构是生物质的主要组成部分。生物质的预处理会破坏这些结构，并使更多的材料暴露于阳光驱动的过程中。Kibria补充说，目标是确定一种不需要不可再生资源的预处理，从而“节省大量碳和成本”。

研究人员使用CLS的硬X射线微分析束线，比较了原麦秆和以多种方式预处理的麦秆在光炼厂中的反应。他们的发现表明，磷酸预处理可产生最高量的绿色氢和乳酸，通常用于生物塑料以及食品，化学和医疗行业。

Kibria说：“ CLS设施使我们能够观察到小麦秸秆光精制开始，过程中和之后的稳定性。而且，我们可以实时看到这一点，这是一个很大的优势。”

另一个关键因素是寻找一种廉价，易于获得的催化剂来驱动光炼厂。研究发现，使用由碳和氮制成的低成本光催化剂可达到最佳效果，该催化剂专为可见光驱动的纤维素光重整而设计。

胡说：“由于所有生物质具有相似的化学组成，因此我们显示出可以定制预处理和催化剂来使任何可再生有机材料均值。” 这一发现为将秸秆和其他植物材料转化为增值的绿色氢和生物化学物质提供了机会。

基布里亚说，这项研究的下一步将是“调整催化剂以捕获更多的可见光谱”，然后扩大光炼厂的规模，以期最终实现商业化。

他说：“由于生物质能从大气中捕获二氧化碳，因此我们可以利用这一过程来保护环境，并生产出经济上可行的绿色氢和化学物质。”