211service.com
Fra affaldsbiomasse til jetbrændstof
En ny kemisk proces udviklet af forskere ved University of Wisconsin-Madison omdanner cellulose fra landbrugsaffald til benzin og jetbrændstof. Det producerer brændstof ved at modificere, hvad der hidtil var blevet betragtet som uønskede biprodukter (levulinsyre og myresyre) ved at nedbryde cellulose til sukker. Arbejdet blev beskrevet i denne uges udgave af tidsskriftet Videnskab .
Biobrændstofhane: Flydende brændsel dræner ud af butenoligomeriseringsreaktoren, den sidste del af en ny kemisk proces til fremstilling af biobrændstoffer af cellulose.
Processen er en af en række nye teknologier, der fremstiller konventionelle brændstoffer som benzin og diesel fra biomasse frem for petroleum. I modsætning til ethanol – nutidens mest almindelige type biobrændstof – kan disse nye brændstoffer nemt bruges i konventionelle biler og transporteres med eksisterende infrastruktur. Hvad mere er, det jetbrændstof, det producerer, gemmer nok energi til at drive kommercielle eller militære fly.
Indtil nu har metoder til at fremstille disse avancerede biobrændstoffer dog ofte involveret biologiske processer, hvor mikrober nedbryder sukker, der stammer fra biomasse, herunder cellulose. Wisconsin-metoden kan vise sig at være mere pålidelig end disse processer, fordi det er en kemisk proces, der er lettere at vedligeholde. Desuden kan kuldioxid, der dannes under produktionen, nemt opfanges - en fordel i forhold til konventionelle biobrændstoffer.
For at omdanne cellulose, en stor bestanddel af biomasse, til brændstof, skal forskerne først nedbryde det til enklere komponenter, såsom simple sukkerarter. Mikroorganismer behandler derefter disse sukkerarter for at lave flydende brændstoffer. Cellulose kan nedbrydes ved at behandle det med syrer, men disse reaktioner er svære at kontrollere - sukkeret omdannes ofte yderligere til myresyre og levulinsyre. I stedet for at bekæmpe det, spekulerede vi på, om vi kunne starte med det uønskede produkt til at lave brændstof, siger James Dumesic, professor i kemisk og biologisk ingeniørvidenskab ved University of Wisconsin-Madison.
Det er en helt anden tilgang til fremstilling af biobrændstoffer, siger Bob Baldwin, termokemisk procesleder ved National Renewable Energy Laboratory i Golden, CO, som ikke var involveret i arbejdet. I Wisconsin-processen kombineres syrerne for at danne gamma-valerolacton, et industrielt kemikalie. Katalysatorer lavet af silica og aluminiumoxid hjælper derefter med at omdanne dette til en gas kaldet buten, som let omdannes til flydende kulbrintebrændstoffer, herunder benzin og jetbrændstof.
En fordel ved Wisconsin-processen sammenlignet med biologiske veje til biobrændstoffer er, at det kan reducere drivhusgasniveauer, siger Doug Cameron, administrerende direktør og ledende videnskabsrådgiver hos Piper Jaffray. Konventionelle biobrændstoffer er i bedste fald kulstofneutral-dyrkende afgrøder til biobrændstoffer tager kuldioxid ud af atmosfæren, men dette frigives igen, når afgrøderne dyrkes og forarbejdes, og biobrændstofferne fremstilles og brændes. Den nye proces producerer en ren og højtryksstrøm af kuldioxid, som er nem at opfange og permanent lagre. Som følge heraf kan nettoudledningen af kulstof være negativ - en del af den kuldioxid, som planterne absorberer, ville blive forhindret i at vende tilbage til atmosfæren.
Der er dog stadig økonomiske spørgsmål. Baldwin siger, at selvom processen giver høje udbytter af de ønskede brændstoffer, kræver den et stort antal forarbejdningstrin, herunder adskillelse af cellulose fra andre komponenter af biomasse, hvilket kan gøre det dyrt. Det bliver også nødt til at konkurrere med andre termokemiske processer, der kan tilpasses til at arbejde med biomasse, såsom dem, der er blevet brugt til at omdanne kul til flydende brændstoffer.