在對植物生產可再生燃料進行10年調查的基礎上，由威斯康星大學麥迪遜分校領導的大湖生物能源研究中心(GLBRC)最近開始了一項新的使命：開發交通燃料的可持續替代品以替代石油。

2月18日，得克薩斯州奧斯汀舉行的美國科學促進會年會上，GLBRC主任兼UW-Madison細菌學教授Tim Donohue強調了開發經濟上可行的生物能源技術的十年，同時期待著未來五年將建立先進燃料和生物質制品生產線。

當大多數人想到生物燃料時，首先想到的就是第一代燃料乙醇。收獲的玉米粒被分解并在煉油廠發酵。生成的產品乙醇占我們儲存在油箱里的汽油的10%。

當美國能源部的生物能源研究中心在十多年前就已經提出這個構思時，GLBRC的目標是將更多的玉米植物(構成秸稈的莖和葉)轉化為乙醇，同時開發多年生植物如柳枝稷和芒草(也稱為銀草)轉化為潛在的原料。

“結果是近1,100種出版物，154項發明披露，168項美國和國際專利申請，89項許可證，以及五家初創公司涉及改進的生物質作物、植物解構以及用于轉化的下一代催化劑和微生物的開發。”Donohue說。

現在，GLBRC正在進一步執行其使命。GLBRC的目標不是生產乙醇，而是致力于設計先進的生物燃料，如異丁醇。這些“插入式”燃料可以用來替代汽油而不用去改裝發動機。通過設計生物能源作物以提高其環境和經濟價值，并開展研究來自植物生物質的多種產品，這些改進可以優化從生物能源領域到產品的過程。

分解木質生物質復雜的生物組分以提取糖，進而發酵成燃料，是該過程的一個步驟。GLBRC研究員兼威斯康星大學麥迪遜化學與生物工程學教授James Dumesic發現了一種用γ-戊內酯(一種來自植物本身的化學物質)來做到這一點。

GLBRC的科學家和工程師也正在改善專用生物能源作物的產量和加工特性，以便在邊緣或非農業用地上種植。通過智能管理，這些作物有可能使生態系統受益，有助于緩解氣候變化，并為農民提供額外的收入來源。

Donohue在GLBRC的專長是研究微生物如何消化這些植物碎片以生產有價值的產品。

“我們正在嘗試重新設計本地通路，并設計新一代的微生物工廠，可以從可再生廢物中制造出有價值的燃料和化學品，”他說。

石油行業不僅僅是生產的燃料讓我們保持溫暖，而且可以使我們的汽車在路上跑起來。同時，生產近200種化學品，從化妝品到蠟筆，從塑料到紙杯，都得到了持續的支持。

GLBRC專注于開發新的不同的生物煉制廠，既經濟可行、又環保持續。實現這一目標將意味著可以提高生物質轉化的效率，并從盡可能多的植物中產生特種生物燃料和環境友好型生物產品的混合物。一個這樣的發現，將木質素的六碳環 - “芳香劑” - 分解為單個組分。傳統上來源于石油的芳香族化合物廣泛用于各種產品中，包括塑料汽水瓶、凱夫拉爾(一種用于防彈衣的高強度材料)、殺蟲劑和藥物，并且是噴氣燃料的重要組成部分。

Donohue說：“我們處于一個獨特的位置，不僅能解決重大的社會挑戰，還能為農民、農村社區和新一代生物精煉廠創造新的收入來源和經濟機遇。”

(原文來自：生物質雜志)