来自劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)和桑迪亚国家实验室的团队合作开发了一种精简高效的过程,可以将森林过度生长的木本植物和农业废弃物转化为液体生物燃料。他们的研究最近发表在ACS可持续化学与工程杂志上。

科学家研发新工艺将木屑转化为生物燃料 为生物能源行业创造新机会

作者Carolina Araujo Barcelos准备将木质生物质解构为可发酵糖。

科学家研发新工艺将木屑转化为生物燃料 为生物能源行业创造新机会

从木片(最左侧)一直到纯化乙醇的转换过程的快照。


根据最近的一份报告,到2050年,每年将有3800万公吨的干木质生物质可供使用,这将使其成为生物燃料生产中极为丰富的碳源,加州大学伯克利分校实验室高级生物燃料和生物产品工艺开发部门(ABPDU)的高级工艺工程师卡罗莱娜·巴瑟罗斯(Carolina Barcelos)说。


然而,ABPDU的研究科学家埃里克·桑德斯特伦(Eric Sundstrom)补充说,将木质生物质转化为生物燃料的努力通常会受到木材固有特性的阻碍,这种特性使其很难进行化学分解。我们的两项研究详细介绍了一种低成本转化生物质资源的途径,否则,这些生物质资源将在田野或沼泽堆中燃烧,或增加季节性野火的风险和严重程度。我们有能力将这些可再生碳源从空气污染和火灾危险中转化为可持续的燃料。


在巴瑟罗和桑德斯特伦领导的一项研究中,科学家们使用了无毒的化学物质、市面上可以买到的酶和一种特殊工程菌株的酵母,在单个反应器或“锅”中将木材转化为乙醇。此外,随后的技术和经济分析帮助研究小组确定了通过这种转化途径实现每加仑汽油3美元(GGE)乙醇产量所需的必要改进。这项工作是首个以木质生物质为原料生产乙醇的端到端工艺,具有高转化效率和简单的一锅结构。(任何厨师都知道,一锅的食谱总是比需要多锅的食谱更容易,而且在这种情况下,这也意味着更低的水和能源消耗。)


在互补的一项研究中,由约翰·喜悦和Lalitendu Das联合生物能源研究所(JBEI),一个团队调整锅法,这样它可以转换加州木本生物质,如松、杏仁、核桃,并与相同级别的冷杉树碎片,效率现有方法用于转换草本生物量、即使输入的是不同木材类型的混合。


从森林中移除木质生物质,比如茂密的松树,以及加州中央谷的杏仁果园等农业区,我们可以同时解决多个问题,Das是JBEI和Sandia的博士后研究员,他说:在火灾频发的州发生灾难性的野火,控制燃烧农作物残留物造成的空气污染危害,以及我们对化石燃料的依赖。最重要的是,我们将大幅减少增加到大气中的碳量,并在生物能源行业创造新的就业机会。


乙醇已经被用作传统汽油的减排添加剂,通常占我们汽车和卡车所用汽油的10%左右。一些特殊车辆的燃料乙醇含量高达83%。此外,从植物生物质中产生的乙醇可以用于制造更复杂的柴油和飞机燃料,这有助于消除难以电气化的航空和货运部门的碳化。目前,最常见的生物基乙醇来源是玉米粒,一种更容易用化学方法分解的淀粉物质,但需要土地、水和其他资源来生产。


这些研究表明,木质生物质可以被有效地分解,并在一个与淀粉基玉米乙醇具有成本竞争力的综合过程中转化为高级生物燃料。这些技术还可以用于生产“完全替代”生物燃料,这种生物燃料在化学上与汽油和柴油中已经存在的化合物完全相同。


这项工作的下一步是在试验规模上开发、设计和部署这项技术,它被定义为每天转换1吨生物质的过程。伯克利实验室团队正在与位于旧金山湾区的先进可再生燃料和生物化学公司Aemetis合作,将这项技术商业化,并在试验阶段完成后进行大规模推广。


免责声明

我来说几句

不吐不快,我来说两句
最新评论

还没有人评论哦,抢沙发吧~