新工艺生产高能量密度基于工厂的运输燃料

2019-04-15 16:43:43
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威斯康星大学麦迪逊分校的工程师团队开发了一种高效,环保的工艺,可选择性地将γ-戊内酯(一种生物质衍生物)转化为喷气燃料的化学等效物。

简单的过程保留了原始生物质的95%的能量,几乎不需要氢气输入,并且在高压下捕获二氧化碳以备将来有益的使用。

詹姆斯杜马西克,威斯康星大学麦迪逊分校化学与生物工程学院的Steenbock教授,博士后研究人员Jesse Bond和David Martin Alonso以及研究生Dong Wang和Ryan West在2月26日出版的“ 科学 ”杂志上发表了有关进展的详细信息。

Dumesic集团之前关于将纤维素生物质用于生物燃料的研究主要集中在将丰富的植物糖转化为运输燃料的过程中。然而,在先前研究的转化方法中,糖分子经常降解形成乙酰丙酸和甲酸 - 两种产品以前的方法不能容易地转化为高能液体燃料。

该团队的新方法利用了糖的降解倾向。“我们不是试图对抗退化,而是开始使用乙酰丙酸和甲酸,并试图看看我们可以用它作为平台做些什么,”Dumesic说。

在金属催化剂存在下,两种酸反应形成γ-戊内酯或GVL,其现在作为草药食品和香料添加剂少量生产。使用实验室规模的设备和稳定,廉价的催化剂,Dumesic集团将GVL的水溶液转化为喷气燃料。“这真的非常简单,”邦德说,两步催化过程。“我们可以使用基本设备将这两个催化阶段以及必要的分离步骤连接起来。通过极少的加工,我们可以生产纯净的喷气燃料范围烯烃流和相当纯净的碳流二氧化硫“。

虽然诸如乙醇的生物燃料作为汽车燃料中的共混剂变得越来越流行,但由于它们的低能量密度,它们在喷气燃料中的使用受到限制。并且,鉴于目前的内燃机设计,传统的生物燃料不能完全取代石油衍生的碳氢化合物。“在这个新工艺中,GVL生产的碳氢化合物在化学上与目前基础设施中使用的碳氢化合物相当,”Alonso说。“我们生产的产品已经为喷气燃料应用做好了准备,可根据需要添加到现有的碳氢化合物混合物中,以满足规格要求。”

实施可再生燃料的最大障碍是GVL的成本。Dumesic说,到目前为止,还没有动力大规模生产这种化合物。“将燃料准备好迎接黄金时间的瓶颈在于可以获得具有成本效益的GVL,”他说。

现在他们已经展示了将GVL转换为运输燃料的过程,Dumesic和他的学生正在开发更有效的方法,用木材,玉米秸秆,柳枝稷等生物质来源制造GVL。“一旦GVL有效制造,我认为这是将其转换为喷气燃料的绝佳方式,”他说。

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