A medida que el mundo busca y demanda fuentes de energía y materiales más sostenibles, la biomasa vegetal puede ser la solución al servir como recurso renovable para la producción de biomateriales y biocombustibles. Sin embargo, hasta ahora, las complejas interacciones físicas y químicas de la biomasa vegetal han supuesto un reto en el procesamiento posterior a la cosecha.
En un nuevo estudio publicado hoy en Nature Communications, el profesor asociado del Departamento de Química de la LSU Tuo Wang y su equipo de investigación revelan cómo los carbohidratos interactúan con el polímero aromático lignina para formar la biomasa vegetal.
Esta nueva información puede ayudar a avanzar en el desarrollo de una mejor tecnología para utilizar la biomasa para obtener energía y materiales.
El equipo de investigación de Wang examinó el ensamblaje a nanoescala de los componentes lignocelulósicos en múltiples especies vegetales, incluidas las hierbas y las especies de madera dura y blanda. Las hierbas contienen muchos cultivos alimentarios, como el maíz, y son la principal materia prima para la producción de biocombustibles en EE.UU. Las plantas leñosas, a menudo utilizadas para los materiales de construcción, se han convertido en candidatas prometedoras para la próxima generación de biocombustibles con el fin de reducir la dependencia de los cultivos alimentarios.
El equipo utilizó su experiencia en espectroscopia de resonancia magnética nuclear en estado sólido para comparar la organización a nanoescala de las interfaces lignina-carbohidrato en las tres especies de plantas y revelar cómo las estructuras de los biopolímeros afectan a su asociación con otros componentes de la pared celular.
“Descubrimos que la hemicelulosa xilano utiliza su estructura plana para unirse a las microfibrillas de celulosa y depende principalmente de su estructura no plana para asociarse con los nanodominios de lignina”, dijo Wang. “Sin embargo, en los materiales leñosos estrechamente empaquetados, la celulosa también se ve obligada a servir como interaccionador secundario con la lignina”.
La información recién descubierta y de alta resolución sobre la organización de las interfaces lignina-carbohidrato ha revisado la investigación de los biomateriales vegetales.
Mediante el método de espectroscopia, las muestras estudiadas se mantuvieron en su estado nativo, sin perturbaciones químicas. Los resultados desvelaron las diferencias estructurales que subyacen en la construcción de la pared celular entre las distintas plantas.
La investigación fue llevada a cabo por un equipo formado por los estudiantes de posgrado de la LSU Alex Kirui y Wancheng Zhao, así como por los investigadores posdoctorales Fabien Deligey y Xue Kang, del grupo de investigación de Wang; Frederic Mentink-Vigier, experto en la técnica de polarización nuclear dinámica del Laboratorio Nacional de Altos Campos Magnéticos (Tallahassee, Florida), que colaboró en el proyecto; y Hui Yang, de la Universidad Estatal de Pensilvania, que aportó sus amplios conocimientos de modelización.
Esta metodología ofrece oportunidades futuras para observar biomoléculas complejas en diferentes plantas y mutantes de ingeniería, lo que ayudará al desarrollo de una mejor tecnología para la producción de energía biorenovable y biomateriales.
Noticia tomada de: Phys / Traducción libre del inglés por World Energy Trade
Te puede interesar:
- Australia contempla la expansión del sector de la bioenergía
- Shell construirá una de las mayores instalaciones de biocombustibles de Europa
- El reactor surcoreano KSTAR bate un nuevo récord de fusión nuclear
