Plus de 30 % de la superficie terrestre mondiale est constituée de forêts, et on estime qu'il y a plus de 3 XNUMX milliards d'arbres sur Terre. Dans leur état naturel, les arbres et autres plantes ligneuses sont vitaux pour tous les aspects de la vie sur terre. Cela comprend l'absorption du dioxyde de carbone, la fourniture d'habitats à d'innombrables espèces d'animaux et d'autres organismes, la prévention de l'érosion des sols et la filtration des sources vitales d'air et d'eau.
Cependant, la biomasse des arbres peut être utilisée de plusieurs façons auxquelles vous ne vous attendiez peut-être pas, notamment pour soutenir une chimie verte et durable. Continuez de lire pour en savoir davantage.
La demande de matériaux pour batteries augmente chaque jour, et une solution pour cela est une source renouvelable de carbone pour produire du graphite, un composant essentiel de nombreuses batteries lithium-ion.
Le graphite est composé de graphène en couches - des polymères de carbone pur, disposés en feuilles hexagonales. Cette disposition permet aux électrons de circuler facilement d'une source à une autre, ce qui en fait les électrodes parfaites à l'intérieur des batteries nécessaires pour les véhicules électriques et autres appareils alimentés par batterie. Le graphite est très résistant et stable, et peut être utile pendant de longues périodes sans se dégrader. La substance se produit naturellement, mais la demande de volume et de pureté des matériaux a vu différentes voies de synthèse devenir plus courantes. Ces méthodes s'approvisionnent souvent en carbone à partir de combustibles fossiles tels que le méthane et nécessitent une abondance d'énergie, minimisant ainsi les avantages fonctionnels de l'utilisation de batteries.
La biomasse ligneuse est principalement composée de lignine et de cellulose - les deux polymères les plus abondants sur terre - qui sont principalement composés de carbone, avec un peu d'hydrogène et d'oxygène. Ces polymères organiques complexes peuvent être décomposés ou réarrangés en de nombreuses autres molécules utiles, notamment le graphite et le graphène, au lieu de combustibles fossiles non durables.
Avec la bonne combinaison de traitement et de catalyseurs, la lignine et la cellulose peuvent être utilisées pour synthétiser de nombreux produits chimiques de valeur commerciale, qui étaient auparavant dérivés de combustibles fossiles. Une nouvelle étude publiée dans le Journal of the American Chemical Society a révélé que les catalyseurs acides solides, tels que les zéolithes et les sels inorganiques, peuvent synthétiser efficacement l'acide acrylique à partir de l'acide lactique, avec un taux de conversion pouvant atteindre 92 %.
L'acide lactique est un sous-produit courant de la décomposition de la biomasse lignocellulosique des arbres et autres plantes ligneuses. L'acide acrylique et d'autres acrylates sont des produits chimiques industriels clés, couramment utilisés dans les adhésifs, les peintures et les vernis, les matériaux superabsorbants et comme matière première pour d'autres polymères et plastiques clés. Non seulement cette nouvelle voie catalytique est plus durable que l'acide acrylique dérivé de combustibles fossiles, mais elle est également potentiellement plus rentable, ce qui est l'un des principaux inconvénients du développement de nouveaux procédés durables.
Le carburant est peut-être l'utilisation la plus prometteuse de la biomasse, en tant que substitut renouvelable du pétrole. En théorie, les biocarburants peuvent être brûlés pour produire de l'énergie et rester neutres en carbone (ou même négatifs en carbone) en raison de l'absorption de carbone dans le cadre de la croissance des plantes.
Il existe trois catégories différentes de biocarburant, selon l'origine de la matière végétale. Les biocarburants de première génération proviennent de cultures vivrières existantes, comme le maïs ou le soja, et nécessitent relativement peu de traitement pour se transformer en une source de carburant viable comme l'éthanol ou les huiles. Un inconvénient, cependant, est la quantité limitée de terres arables disponibles sur Terre. Pour fournir suffisamment de cultures à des fins alimentaires et énergétiques, la disposition des terres agricoles mondiales doit être optimisée, ainsi que l'utilisation de ressources telles que l'eau et les engrais.
La biomasse ligneuse est considérée comme un biocarburant de deuxième génération, car elle provient souvent des déchets de procédés existants tels que la fabrication du papier ou la transformation du bois. Parce qu'il est principalement composé de lignine et de cellulose, il faut plus d'énergie pour les décomposer en hydrocarbures plus simples qui peuvent ensuite être utilisés comme carburant. Les biocarburants de deuxième génération peuvent également être fabriqués à partir de déchets agricoles, comme la paille de blé ou les tiges de maïs, une fois qu'ils ont atteint leur objectif de cultures vivrières.
La troisième génération de biocarburants provient des algues productrices d'huile, qui nécessitent des installations dédiées pour produire des matières premières de carburant. Une fois l'huile extraite des algues, la transformation en carburant est relativement facile. Cependant, parvenir à une croissance optimale des algues est difficile et coûteux.
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