211service.com
Ny rute til kulbrintebiobrændstoffer
Forskere ved University of Wisconsin-Madison har udviklet en simpel to-trins kemisk proces til at omdanne plantesukker til kulbrintebrændstoffer. De forbindelser, der dannes under processen, kan også bruges til at fremstille andre industrielle kemikalier og plast.
Grøn benzin: Forskere ved University of Wisconsin-Madison bruger katalysatorer til hurtigt at omdanne plantesukkeropløsninger til en blanding af organiske forbindelser, der flyder som olie. Ved at føre de organiske forbindelser hen over forskellige katalysatorer omdanner de dem til kulbrinter, der findes i benzin, diesel og jetbrændstof.
Flere virksomheder laver kulbrintebiobrændstoffer - som kan være billigere at producere end ethanol og har højere energitæthed - ved hjælp af mikrober. Startups som LS9 og Amyris forsøger at genmanipulere mikrobernes metaboliske systemer, så de fermenterer sukker til nyttige kulbrinter.
Wisconsin-forskerne, ledet af professor i kemisk og biologisk ingeniørvidenskab James Dumesic , anvender kemiske reaktioner i stedet for mikrobiel fermentering. De bruger katalysatorer ved høje temperaturer til at omdanne glukose til kulbrintebiobrændstoffer. Processen fungerer tusindvis af gange hurtigere, end mikrober gør på grund af de højere temperaturer, så det kræver mindre, billigere reaktorer, siger Dumesic. De katalysatorer og reformersystemer, de bruger, ligner dem, der bruges i olieraffinaderier, hvilket også ville gøre processen enklere.
Den katalytiske proces, præsenteret online i Videnskab , kræver to hovedtrin, som kan integreres og køres sekventielt med output fra den ene reaktor til den anden. Både katalysatormekanismen og det kontinuerlige procesdesign gør den nye tilgang lovende, siger John Regalbuto, direktør for katalyse- og biokatalyseprogrammet hos National Science Foundation, som finansierer Dumesics arbejde. Desuden kan katalysatorerne genanvendes, hvorimod mikroberne dør og skal genopfyldes, siger han. Sammenlignet med at bruge enzymer eller mikrober, siger han, er min fornemmelse, at på dette stadie af spillet har katalysatorer mere potentiale.
I den første reaktor ledes en sukker-vand-opløsning over en platin-rhenium-katalysator ved omkring 500 K. Dette fjerner fem ud af seks oxygenatomer fra sukkeret, hvilket skaber en blanding af forskellige kulbrinteforbindelser, såsom alkoholer og organiske syrer. Forbindelserne danner et olielignende lag, der flyder oven på opløsningen.
Olien overføres til den anden reaktor, hvor den føres over forskellige faste katalysatorer, hvilket resulterer i en række kulbrintemolekyler, der udgør benzin, diesel og jetbrændstof. For eksempel producerer en kobber- og magnesiumbaseret katalysator de kulbrinter, der findes i diesel og jetbrændstof. Benzin indeholder kulbrinter, hvor kulstofatomer er forbundet i forgrenede og ringformede strukturer, mens kulstofatomer i diesel og jetbrændstof danner lange, lineære kæder. Alkoholerne og de organiske syrer i olien fra første trin kunne også bruges til at lave plastik og industrikemikalier, siger Dumesic.
Forskernes endelige mål er at bruge sukker, der stammer fra celluloseholdig biomasse, såsom landbrugsaffald og skiftegræs i stedet for at bruge fødevarekilder såsom majs og sukkerrør. Det ville være nøglen til at lave miljøvenlige kulbrintebrændstoffer fra anlæg, der er økonomisk konkurrencedygtige med oliebrændstoffer. Imidlertid er enzymer, der bruges til at udvinde glucose og andre sukkerarter fra cellulose, i øjeblikket for dyre til at gøre processen konkurrencedygtig til at skabe celluloseholdige biobrændstoffer.
Uanset om biobenzin konkurrerer med sin oliemodstykke eller ej, kan det stadig give mere mening end at lave ethanol, siger Regalbuto. En af de dyreste dele af at producere ethanol er det energikrævende destillationstrin, hvor ethanol skal adskilles fra vand. Kulbrinter som benzin og diesel flyder i mellemtiden til toppen, så de er nemmere og billigere at adskille. Plus, siger han, får du et brændstof, der er 30 procent mere energitæt [end ethanol]. Så det er billigere at lave, og det giver dig 30 procent flere benzin-kilometer.