211service.com
Od biomasy odpadowej do paliwa do silników odrzutowych
Nowatorski proces chemiczny opracowany przez naukowców z Uniwersytetu Wisconsin-Madison przekształca celulozę z odpadów rolniczych w benzynę i paliwo do silników odrzutowych. Wytwarza paliwo poprzez modyfikację tego, co do tej pory uważano za niepożądane produkty uboczne (kwas lewulinowy i kwas mrówkowy) rozpadu celulozy na cukier. Praca została opisana w numerze czasopisma z tego tygodnia Nauka .
Kranik biopaliwa: Paliwo płynne wypływa z reaktora oligomeryzacji butenu, ostatniej części nowego procesu chemicznego wytwarzania biopaliw z celulozy.
Proces ten jest jedną z wielu nowych technologii, które wytwarzają konwencjonalne paliwa, takie jak benzyna i olej napędowy, z biomasy, a nie z ropy naftowej. W przeciwieństwie do etanolu – obecnie najpopularniejszego rodzaju biopaliw – te nowe paliwa można z łatwością stosować w konwencjonalnych samochodach i transportować za pomocą istniejącej infrastruktury. Co więcej, paliwo do silników odrzutowych, które produkuje, przechowuje wystarczającą ilość energii do zasilania samolotów komercyjnych lub wojskowych.
Jednak do tej pory metody wytwarzania tych zaawansowanych biopaliw często obejmowały procesy biologiczne, w których drobnoustroje rozkładają cukry pochodzące z biomasy, w tym celulozy. Metoda Wisconsin może okazać się bardziej niezawodna niż te procesy, ponieważ jest to proces chemiczny, który jest łatwiejszy w utrzymaniu. Co więcej, dwutlenek węgla powstający podczas jego produkcji może być łatwo wychwycony – to przewaga nad konwencjonalnymi biopaliwami.
Aby przekształcić celulozę, duży składnik biomasy, w paliwo, naukowcy muszą najpierw rozbić ją na prostsze składniki, takie jak cukry proste. Mikroorganizmy przetwarzają następnie te cukry na paliwa płynne. Celuloza może zostać rozłożona przez potraktowanie jej kwasami, ale te reakcje są trudne do kontrolowania – cukry często są dalej przekształcane w kwasy mrówkowy i lewulinowy. Zamiast z tym walczyć, zastanawialiśmy się, czy moglibyśmy zacząć od niechcianego produktu, aby zrobić paliwo, mówi James Dumesic, profesor inżynierii chemicznej i biologicznej na Uniwersytecie Wisconsin-Madison.
To zupełnie inne podejście do wytwarzania biopaliw, mówi Bob Baldwin, kierownik procesu termochemicznego w National Renewable Energy Laboratory w Golden, CO, który nie był zaangażowany w prace. W procesie Wisconsin kwasy łączą się, tworząc gamma-walerolakton, przemysłową substancję chemiczną. Katalizatory wykonane z krzemionki i tlenku glinu pomagają następnie przekształcić je w gaz zwany butenem, który można łatwo przekształcić w ciekłe paliwa węglowodorowe, w tym benzynę i paliwo do silników odrzutowych.
Jedną z zalet procesu Wisconsin w porównaniu z biologicznymi drogami do biopaliw jest to, że może obniżyć poziom gazów cieplarnianych, mówi Doug Cameron, dyrektor zarządzający i główny doradca naukowy w Piper Jaffray. Konwencjonalne biopaliwa są w najlepszym razie neutralne pod względem emisji dwutlenku węgla – uprawy roślin na biopaliwa pochłaniają dwutlenek węgla z atmosfery, ale jest on uwalniany ponownie, gdy rośliny są uprawiane i przetwarzane, a biopaliwa są produkowane i spalane. Nowy proces wytwarza czysty i wysokociśnieniowy strumień dwutlenku węgla, który jest łatwy do wychwytywania i trwałego przechowywania. W rezultacie emisje netto węgla mogą być ujemne – część dwutlenku węgla zaabsorbowanego przez rośliny nie mogłaby wrócić do atmosfery.
Pozostają jednak pytania ekonomiczne. Baldwin twierdzi, że chociaż proces ten daje wysokie uzyski pożądanych paliw, wymaga dużej liczby etapów przetwarzania, w tym oddzielenia celulozy od innych składników biomasy, co może sprawić, że będzie on kosztowny. Będzie musiała także konkurować z innymi procesami termochemicznymi, które można przystosować do pracy z biomasą, takimi jak te wykorzystywane do przetwarzania węgla na paliwa płynne.