由农业或林业废弃物制成的燃料称为木质纤维素生物质，长期以来一直是减少使用化石燃料的倡导者。但植物细胞壁具有一些天生的防御能力，使得分解它们的过程更加困难和昂贵。
加州大学河滨分校的一个研究小组与橡树岭国家实验室和中佛罗里达大学的团队联手打造了一个可以改变生物质，以便更好地分解植物生物质的过程。违反这些防御措施的化学路线图。
为了获得植物细胞壁中发现的富含能量的糖，研究人员重新关注木质素的溶剂化，木质素是一种复合聚合物，也存在于植物细胞壁中，可作为天然屏障，阻止化学和生物攻击。木质素在防止商业酶消化纤维素方面特别有效，纤维素构成生物质中发现的大量糖。
过去，已经使用不同的专门化学品和预处理方法来改善酶对纤维素的接近，但是在去除木质素方面是无效的。强酸，离子液体，氨和亚硫酸盐处理的使用在某种程度上改善了纤维素的消化率，但是这些方法也使木质素落后，使得纤维素难以回收。其他方法已经应用共溶剂如乙醇和丙酮溶剂化物以除去木质素，但是它们需要非常高的反应温度，这也导致剩余的糖降解。
因此，尚未实现将生物质转化为生物燃料的经济可行的方法。
加州大学河滨分校Marlan和Rosemary Bourns工程学院环境研究与技术中心助理研究工程师Charles Cai和化学与环境工程博士生Abhishek S. Patri领导了一个研究小组新方向专注于识别高度专业化的共溶剂，添加到主要溶剂中以使其更有效的物质，可促进更温和的温度溶剂化和从植物细胞壁释放木质素。这被称为“木质素优先”方法来分解生物质。
加州大学河滨分校的研究人员邀请了由杰里米史密斯领导的橡树岭国家实验室分子生物物理中心的研究小组，帮助构建一个150万个原子的分子模拟，揭示由四氢呋喃或THF和水组成的共溶剂对是如何形成的。特别有效地改变木质素和纤维素之间的相互作用，有助于驱动负责分解生物质的多种关键机制。
该团队发现用THF-水预处理植物生物质会使纤维素表面上的木质素球膨胀并彼此脱离并远离纤维素纤维。膨胀的木质素也更容易被稀酸暴露于催化碎裂。结果，木质素可以在更温和的处理条件下更有效地解聚，溶解并从细胞壁中运出。
几乎完全去除木质素也使剩余的纤维素纤维更容易受到酶的侵袭。事实上，在温和的THF共溶剂处理之后，添加到剩余的富含纤维素的固体中的酶实现了完全水解成葡萄糖糖。
由Laurene Tetard领导的中佛罗里达大学的研究人员合作，通过使用强大的激光和纳米红外成像来光学跟踪木质素的重排和微孔细胞壁的去除，从而证实了分子模拟和酶学研究的观察结果。厚厚的硬木。
最后，橡树岭国家实验室的研究人员Yunqiao Pu和Arthur Ragauskas表明，从用THF共溶剂预处理的硬木中提取的木质素显着解聚，并且含有比其他酸性预处理方法产生的木质素更少的不需要的反应。
通过首先使用木质素，高功能的共溶剂可以帮助整合多个加工步骤，同时允许木质素和糖类作为有价值的化学构件块轻松回收，使得可再生燃料生产更容易且更具成本效益。研究小组希望通过共溶剂THF和水揭示生物质分解的协同机制，它们可以激励其他人识别其他多功能共溶剂对。