據美國研究人員稱，室溫下呈液態的離子液體（鹽類）可以透過回收生物燃料生產過程中的副產品來潛在地降低成本和提高環保性。這些來自生物燃料廢料的離子液體隨後可以被用來從生物質中提取糖分，從而製成燃料。
將生物質分解為適用於製造生物燃料的有用化學物質的最大挑戰之一是找到將木質纖維素生物質選擇性地解聚成其單體的方法：葡萄糖、木糖和木質素。與熱化學方法相比，此前已證實基於咪唑鎓的離子液體對此過程具有高度的選擇性和效率。然而，由於這些石油基離子液體成本高昂，其使用受到了限制。
現在，西瑪·辛格和聯合生物能源研究所及其他美國機構的同事們開發了一種閉環系統，該系統有可能降低製造適用於生物質加工的離子液體的成本和環境影響。“到目前為止，離子液體的陽離子都是石油基的，”辛格說。“利用生物燃料生產的副產品將其轉化為離子液體，可以形成閉環，並使該過程具有可持續性、無毒性，並且比石油基離子液體便宜得多。”
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研究人員使用糠醛、香草醛和對茴香醛製備了離子液體，這些都是源自木質素和纖維素的芳香醛。這些物質分別用二乙胺和三乙醯氧基硼氫化鈉處理，這會導致還原胺化和叔胺基離子液體的合成。然後，他們使用這些離子液體對柳枝稷中的木質纖維素生物質進行預處理。
糠醛和對茴香醛衍生的離子液體表現最佳，在用消化酶孵育 72 小時後，兩種液體均從柳枝稷中提供了 90-95% 的葡萄糖和 70-75% 的木糖產量。“我們證明了這些離子液體在預處理生物質方面非常出色，並且與基於咪唑鎓的離子液體相媲美，”辛格解釋說。
“這是我第一次聽說有人用生物質製造離子液體，”威斯康星大學麥迪遜分校研究生物燃料生產的喬治·休伯說。“以前沒有考慮過這一點的原因是，化學界現在才開始意識到可以從生物質中製成的產品的數量之大和複雜程度。一切可以從石油中製成的都可以從可再生資源中製成，但挑戰在於經濟性。”
事實上，新的生物質衍生離子液體仍然面臨著需要克服的經濟挑戰——休伯提出的一個缺點是，製造它們的過程使用了昂貴的商品化學品，即二乙胺和三乙醯氧基硼氫化鈉進行還原胺化。西瑪和她的同事們還估計，目前從生物質中製造離子液體的成本約為 12-15 美元/公斤。他們說，如果可以用氨和氫氣代替二乙胺和三乙醯氧基硼氫化鈉，成本可以減半至 4 美元/公斤。咪唑鎓離子液體的成本可能在 17-25 美元/公斤之間。
本文經化學世界許可轉載。這篇文章於 2014年8月27日首次發表。