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    科學家研發新工藝將木屑轉化為生物燃料 為生物能源行業創造新機會

    發布時間:2021-04-23 11:31:40??發布者:品邦廣告??閱讀:375

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      來自勞倫斯伯克利國家實驗室(伯克利實驗室)和桑迪亞國家實驗室的團隊合作開發了一種精簡高效的過程,可以將森林過度生長的木本植物和農業廢棄物轉化為液體生物燃料。他們的研究最近發表在ACS可持續化學與工程雜志上。

      作者Carolina Araujo Barcelos準備將木質生物質解構為可發酵糖。

      從木片(最左側)一直到純化乙醇的轉換過程的快照。

      根據最近的一份報告,到2050年,每年將有3800萬公噸的干木質生物質可供使用,這將使其成為生物燃料生產中極為豐富的碳源,加州大學伯克利分校實驗室高級生物燃料和生物產品工藝開發部門(ABPDU)的高級工藝工程師卡羅萊娜·巴瑟羅斯(Carolina Barcelos)說。

      然而,ABPDU的研究科學家埃里克·桑德斯特倫(Eric Sundstrom)補充說,將木質生物質轉化為生物燃料的努力通常會受到木材固有特性的阻礙,這種特性使其很難進行化學分解。我們的兩項研究詳細介紹了一種低成本轉化生物質資源的途徑,否則,這些生物質資源將在田野或沼澤堆中燃燒,或增加季節性野火的風險和嚴重程度。我們有能力將這些可再生碳源從空氣污染和火災危險中轉化為可持續的燃料。

      在巴瑟羅和桑德斯特倫領導的一項研究中,科學家們使用了無毒的化學物質、市面上可以買到的酶和一種特殊工程菌株的酵母,在單個反應器或“鍋”中將木材轉化為乙醇。此外,隨后的技術和經濟分析幫助研究小組確定了通過這種轉化途徑實現每加侖汽油3美元(GGE)乙醇產量所需的必要改進。這項工作是首個以木質生物質為原料生產乙醇的端到端工藝,具有高轉化效率和簡單的一鍋結構。(任何廚師都知道,一鍋的食譜總是比需要多鍋的食譜更容易,而且在這種情況下,這也意味著更低的水和能源消耗。)

      在互補的一項研究中,由約翰·喜悅和Lalitendu Das聯合生物能源研究所(JBEI),一個團隊調整鍋法,這樣它可以轉換加州木本生物質,如松、杏仁、核桃,并與相同級別的冷杉樹碎片,效率現有方法用于轉換草本生物量、即使輸入的是不同木材類型的混合。

      從森林中移除木質生物質,比如茂密的松樹,以及加州中央谷的杏仁果園等農業區,我們可以同時解決多個問題,Das是JBEI和Sandia的博士后研究員,他說:在火災頻發的州發生災難性的野火,控制燃燒農作物殘留物造成的空氣污染危害,以及我們對化石燃料的依賴。最重要的是,我們將大幅減少增加到大氣中的碳量,并在生物能源行業創造新的就業機會。

      乙醇已經被用作傳統汽油的減排添加劑,通常占我們汽車和卡車所用汽油的10%左右。一些特殊車輛的燃料乙醇含量高達83%。此外,從植物生物質中產生的乙醇可以用于制造更復雜的柴油和飛機燃料,這有助于消除難以電氣化的航空和貨運部門的碳化。目前,最常見的生物基乙醇來源是玉米粒,一種更容易用化學方法分解的淀粉物質,但需要土地、水和其他資源來生產。

      這些研究表明,木質生物質可以被有效地分解,并在一個與淀粉基玉米乙醇具有成本競爭力的綜合過程中轉化為高級生物燃料。這些技術還可以用于生產“完全替代”生物燃料,這種生物燃料在化學上與汽油和柴油中已經存在的化合物完全相同。

      這項工作的下一步是在試驗規模上開發、設計和部署這項技術,它被定義為每天轉換1噸生物質的過程。伯克利實驗室團隊正在與位于舊金山灣區的先進可再生燃料和生物化學公司Aemetis合作,將這項技術商業化,并在試驗階段完成后進行大規模推廣。



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