Công trình nghiên cứu của các nhà khoa học thuộc TUAT được công bố trên tạp chí Nghiên cứu hóa học công nghiệp & kỹ thuật (Industrial & Engineering Chemical Research).
Saccarization là quá trình phân hủy để sản xuất monosacarit hoặc các thành phần đường đơn. Những loại đường đơn giản này sẽ được lên men trở thành biobutanol hoặc bioethanol, được sử dụng làm nhiên liệu xanh.
Ông Eika W. Qian, tác giả bản báo cáo khoa học, giáo sư tại Trường Cao học Ứng dụng Sinh học và Kỹ thuật Hệ thống thuộc Đại học Nông nghiệp và Công nghệ Tokyo, Nhật Bản giải thích: "Trong thời gian dài, các nhà khoa học tập trung nghiên cứu sử dụng các axit đồng nhất để đường hóa và enzym , quá trình lên men các thành phần đường hóa có thể là một triển vọng hợp lý vì công nghệ có tiềm năng cho năng suất cao hơn, chi phí tiêu hao năng lượng thấp hơn và thân thiện với môi trường".
Sự phân hủy carbohydrate trong vật liệu sinh khối như rơm rạ thông qua quá trình men hóa (enzym) ở nhiệt độ thông thường thực sự có thể dừng lại. Trong rơm rạ có các chất thành phần như tinh bột, hemiaellulose và cellulose. Cấu trúc thành tế bào và diện tích bề mặt của những chất này là những tính chất không cho phép quá trình men hóa (enzyme) có thể phá vỡ cellulose hoặc hemiaellulose. Những chất này đòi hỏi một quá trình tiền xử lý rất tốn kém để có thể phân hóa khi tiếp cận các enzym.
Để phân hóa các chất này thành các thành phần đường đơn, các nhà khoa học đề xuất một giải pháp, sử dụng các chất xúc tác axit rắn cho những vấn đề vướng mắc liên quan đến các enzym. Những axit này không tham gia phản ứng, do đó có thể được tái sử dụng và thu hồi sau quá trình đường hóa.
Sự không đồng đều trong quá trình phân hóa thành đường đơn làm tăng khó khăn trong thực tế sản xuất ngay cả khi sử dụng axit thay thế cho các enzym.
Bài nghiên cứu, được đăng tải trên trang Eureka Alert cho biết: "Hemiaellulose và tinh bột phân hủy thành các thành phần đường đơn ở 180 độ C trở xuống, nếu các thành phần đường đơn bị làm nóng hơn. Những sản phẩm được hình thành trong quá trình sản xuất sẽ bị phân hủy và chuyển đổi thành các sản phẩm phụ khác. Nhưng sự phân hủy cellulose chỉ có thể xảy ra ở nhiệt độ cao hơn 200 độ C ".
Vì nguyên nhân này, các nhà nghiên cứu đã phát triển quy trình sản xuất hai bước, tối đa hóa năng suất đường từ rơm rạ.
Theo bài viết trên Eureka Alert: Quy trình gồm có: "Bước đầu tiên cần một axit rắn nhẹ làm chất xúc tác trong quá trình đường hóa ở nhiệt độ thấp (150 độ C trở xuống), bước thứ hai được đường hóa trong điều kiện khắc nghiệt hơn, sử dụng axit rắn mạnh hơn và nhiệt độ cao hơn (210 độ C trở lên)".
Quá trình hai bước không chỉ đạt được hiệu quả cao, mà còn sản xuất tăng thêm được 30% đường.
"Chúng tôi hiện đang tìm kiếm một đối tác nhằm đánh giá tính khả thi của quá trình đường hóa hai bước từ rơm rạ và các vật liệu khác như rơm lúa mì và thân cây ngô.... như một cơ sở sản xuất thí điểm", ông Qian cho biết. "Mục tiêu cuối cùng của là thương mại hóa quy trình để sản xuất monosacarit từ những loại vật liệu nông nghiệp này trong tương lai."
