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生物燃料技术研究,新策略将生物质转化为高价值产品

作者: 来源:0  更新时间:2017-09-12 13:09:27
  一、美国新技术可低成本用植物废料制取生物燃料 美国特拉华大学科学家

 

一、美国新技术可低成本用植物废料制取生物燃料

美国特拉华大学科学家开发出一种简易、高效、生产成本较低的新技术,可将植物废料中的木质纤维素分解成糖,进而转化成生物燃料。

 

木质纤维素是使木材和树皮坚硬强韧的物质,它是一种丰富、廉价的可再生资源,大量存在于秸秆、木屑等农林业废弃物中。但由于难以分解,现有技术通常要先用高温高压或强酸强碱进行预处理,再用昂贵催化剂进行分解,导致制取出的生物燃料成本高昂。

  

新技术的核心是一种特殊的催化剂,其成分是含铱元素的浓缩无机盐溶液,用铼元素的氧化物增强活性。木质材料被溶液浸泡后会膨胀,变得容易分解,就像报纸被水浸烂。该催化剂的独特性质使它可以直接分解木质纤维素,不需要预处理,对温度的要求也较低。

  

此外,木质纤维素分解成糖后,可在同一容器里进行脱水反应转化成呋喃,后者是生产生物燃料的关键分子。在此过程中,催化剂溶液得到回收利用。

  

研究小组在美国《可持续发展化学》杂志上报告说,新技术理论上可达到95%的转化率,反应温度仅85摄氏度,时间短至1小时,对能量和水的消耗都较少。

 

 

 

二、新策略将80%的生物质转化为高价值产品

非食用植物的三个主要成分现在可以转化为高价值产品。利用综合生物技术的概念,研究人员展示了多重产品是如何产生的。

 

随着新方法的出现,非食用植物可能成为一种有希望的替代碳源。由此产生的产品诸如溶解的纸浆、糠醛、碳泡沫和电池阳极都已经建立了市场,降低了商业工厂的风险。

 

这一技术可以使生物制品在成本上与石油竞争。此外,它还可以扩大生产可发酵的糖、高级生物燃料或特殊化学品。而这项技术对投资是具有吸引力,一项技术经济分析估计,每干万吨的总收入为500美元。这导致收益率超过30%。

 

可再生化学品和生物燃料的生产必须具有成本竞争力,而石油的衍生品必须被市场所接受。在美国五大湖生物能源研究中心,三个美国能源部生物能源研究中心的科学家们提出了一种生物质能转换策略,利用伽马-戊醇(GVL)——一种从植物材料中提取的溶剂,它能最大限度地转化木质纤维素生物物质。利用这种方法,多达80%的生物量可以转化为可以商业化的高价值产品,为成功的翻译提供了一个可行的商业过程。

 

他们的分馏法保留了三种主要生物质成分的价值:纤维素,它被转化成纤维和化学制品的溶解浆;半纤维素,被转化为糠醛;而木质素则转化为碳产品(碳泡沫、纤维或电池阳极)。由于这些产品都是纸浆厂的目标产物,它们可以直接进入当前市场,最大限度地降低商业工厂的市场风险。这一过程的总收益大约是500美元每干万吨生物量,这与低总成本的结果相结合,内部回报率超过30%。一旦降低风险,这项技术就可以延伸到生产可发酵的糖、高级生物燃料或其他特殊化学品。

 

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