2008-04-11
美國科學(xué)家的一項最新研究，在生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為燃料能源上邁出了重要一步。他們找到一種有效的方法，成功地讓柳枝稷、白楊樹等植物的木質(zhì)纖維素(即固態(tài)生物質(zhì)能)轉(zhuǎn)化為“綠色汽油”。該研究成果有助于掃清綠色汽油市場化的關(guān)鍵障礙。相關(guān)論文將以封面文章的形式發(fā)表在第1卷第5期的《化學(xué)與可持續(xù)性、能源與材料》(Chemistry& Sustainability, Energy& Materials，簡稱ChemSusChem)上，這是一本2008年新發(fā)行的化學(xué)領(lǐng)域?qū)W術(shù)期刊。
領(lǐng)導(dǎo)該項研究的是美國馬薩諸塞大學(xué)Amherst分校(University of Massachusetts-Amherst)的化學(xué)工程師George Huber，他與研究生Torren Carlson、Tushar Vispute聲稱，這是首次實現(xiàn)植物纖維素到汽油組分的直接轉(zhuǎn)變。
Huber表示，“未來的生物燃料在化學(xué)組成上十分接近于現(xiàn)在的柴油，而化學(xué)工程師們所面臨的挑戰(zhàn)就是在適合現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施的條件下，找到用生物質(zhì)能高效生產(chǎn)液體燃料的方法?！?BR>
新方法的關(guān)鍵就是：在一種名為ZSM5的固體催化劑存在條件下，快速加熱纖維素使其分解。催化劑的作用在于加速反應(yīng)過程，減少原材料的不必要消耗。而后又快速冷卻生成的產(chǎn)物，從而制造出一種液體，其中包含多種汽油成分，比如芬芳類物質(zhì)。
研究人員證實，整個反應(yīng)過程可以在兩分鐘內(nèi)完成，而所需要的熱能也相對比較適度。僅這一步就能形成四分之一的汽油組成物質(zhì)，如萘和甲苯。這些液體可以被進一步加工，形成汽油的其他組分，或者干脆作為辛烷汽油的混合物。
支持該項研究的NSF催化與生物催化項目主任John Regalbuto表示，“綠色汽油由于可以用在現(xiàn)有的發(fā)動機上，而且不會招致相應(yīng)的經(jīng)濟損失，因此相比生物乙醇而言，它是另一種有吸引力的替代能源。從理論上而言，綠色汽油比生物乙醇的生產(chǎn)需要的能量要少得多，相應(yīng)的碳足跡(carbon footprint，產(chǎn)品生命周期中總的溫室氣體排放量)和生產(chǎn)成本也要更低?！盧egalbuto補充道，“以柳枝稷、白楊樹作為能源作物和纖維素來源，也解決了最近一些科學(xué)家提出的作物乙醇和大豆柴油的全周期溫室氣體問題(參見更多閱讀)?！?BR>
實際上，不止高校和學(xué)術(shù)科研機構(gòu)在努力，全世界大大小小的能源公司都在積極設(shè)計各種方法，利用生物質(zhì)能生產(chǎn)燃料。Regalbuto認為，Huber此次的方法處于新型綠色汽油范式研究的最前沿。這不僅因為該轉(zhuǎn)化過程能以簡潔的方式在短時間內(nèi)處理大量的生物質(zhì)原料，同時它基本上不需要任何外部能量。Regalbuto說，“事實上，該過程釋放的額外能量還可以用來發(fā)電，因此如果善加處理，甚至不會有任何碳足跡?！?BR>
Huber等人目前正致力于弄清該過程的化學(xué)機制，并為這一單步技術(shù)設(shè)計出新的催化劑和反應(yīng)器，從而加速綠色汽油的商業(yè)化過程。(科學(xué)網(wǎng))
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