Met slimme combinaties van fermentaties en klassieke organische chemie en katalyse kun je prima vliegtuigbrandstof en smeermiddelen maken uit suikerriet. Ketonen als tussenstap zijn de clou, verraadt een publicatie in PNAS.

Die vliegtuigbrandstof is veel moeilijker te maken dan benzine of diesel omdat ze aan strikte eisen moet voldoen. Om de energie-inhoud per liter zo hoog mogelijk te maken mag er om te beginnen geen zuurstof in voorkomen; die kun je beter uit de lucht halen. Ook moeten de componenten een relatief breed spectrum aan kookpunten vertonen, moeten ze niet gaan stollen bij vijftig graden onder nul en moeten ze de turbine enigszins smeren om slijtage te beperken.

Smeermiddelen voor automotoren stellen dan weer heel andere eisen: het zijn gemiddeld veel grotere moleculen en de samenstelling moet zo constant mogelijk zijn.

Berkeley-onderzoekers onder leiding van Alexis Bell en Dean Toste hebben nu nog eens goed gekeken welke bouwstenen je via bioraffinage zou kunnen halen uit Braziliaans suikerriet, en hoe je die het beste zou kunnen combineren om de gewenste mengsels van koolwaterstoffen te krijgen.

Ze kwamen uit op een heel ingewikkeld schema dat zowel de sucrose uit rietsuiker als de hemicellulose uit de bagasse benut. De sucrose zet je via zogeheten ABE-fermentatie om in een mix van aceton, butanol en ethanol. Via alkylering maak je daar langere ketonen zoals pentanon en heptanon van, en die laat je weer op een heterogene katalysator condenseren tot di- en trimeren waarbij je een deel van de zuurstof loost in de vorm van water. De rest van de zuurstof verwijder je door behandeling met waterstof, die je maakt uit ethanol die je weer maakt door een deel van je suikerriet op de gewóne manier te fermenteren.

De smeermiddelen maak je deels uit ketonen die je nog iets verder hebt verlengd, en deels uit furaanachtige verbindingen die je uit je hemicellulose wint. Van die furanen kun je trouwens ook componenten maken die de koolwaterstofmix van je vliegtuigbrandstof helemaal áf maken.

Op moleculair niveau lijken de mengsels, die je zo uiteindelijk krijgt, helemaal niet op de huidige jet fuels en smeermiddelen. Maar de onderzoekers hebben er een paar samengesteld in het lab en stellen dat de fysische eigenschappen wel degelijk binnen de gewenste specificaties zijn te krijgen, op voorwaarde dat je de mix zorgvuldig samenstelt.

Vervolgens zou het dan zaak zijn om de bioraffinageprocessen zó in te richten dat je die mix daadwerkelijk krijgt zonder componenten over te houden. Computersimulaties suggereren dat dat kán, en dat je alles bij elkaar 57 tot 81% minder CO₂ produceert dan wanneer je je producten uit aardolie zou halen.

Technisch kan het allemaal al. Maar de onderzoekers tekenen er wel bij aan dat de bouw van zo´n ingewikkelde raffinaderij zeer hoge investeringen vraagt, en dat het aan de politiek is om de voorwaarden te scheppen die het bedrijfsleven er toe bewegen om die investeringen daadwerkelijk te doen.

bron: BBC News, PNAS