|
Команда исследователей во главе с профессором Чарльзом Вайман, в Университете Калифорнии (UC Riverside) разработали универсальный, относительно нетоксичный, и эффективный способ превратить сырые сельскохозяйственные и лесные остатки и другой вопрос завода, известных как лигноцеллюлозной биомассы, в биотопливо и химических веществ.
Запатентованный метод, называемый улучшенное сорастворение лигноцеллюлозных фракций (CELF) приближает нас к решению трудной цели - получения топлива и химических веществ из биомассы с достаточно высокой производительностью и достаточно низких затрат, чтобы стать жизнеспособной альтернативой или заменой нефти.
Ключ к технологии, которая использует тетрагидрофуран (ТГФ) в качестве со-растворителя, чтобы помочь в разрушении сырья биомассы сырья для производства ценных предшественников первичные и вторичные топлива при высоких урожаев при умеренных температурах. Эти предшественники топливные затем могут быть преобразованы в этанол, химических веществ или смесевого топлива. Смесевого топлива имеют свойства, аналогичные свойствам обычных бензиновых, струи и дизельных топлив и может быть использован без существенных изменений в транспортных средствах или текущей транспортной инфраструктуры.
По сравнению с другими доступными растворителей биомассы, ТГФ хорошо подходит для этого применения, так как он смешивается с водой равномерно, имеет низкую температуру кипения (66 градусов Цельсия), чтобы позволить быстрое восстановление, и может быть регенерирован в качестве конечного продукта процесса, сказал Чарльз М. Цай, доктор философии, который работает с Вайман.
CELF уникален тем, что он может консолидировать несколько этапов обработки - например, предварительной обработки, гидролиза сахара и сахарной катализа - в один шаг. Это снижает содержание воды в реакционной чтобы максимизировать количество реальных твердых веществ, которые могут быть загружены, а также сохранение тепла и энергии.
Этот процесс также перестраиваемый таким образом, что различные конечные продукты могут быть сделаны путем изменения конфигурации. В недавно опубликованной работе в журнале Green Chemistry , исследователи UC Riverside показали, что с помощью CELF с катализаторами высокоселективных кислоты называемых галогениды металлов был особенно эффективен при одновременно производить предшественников топливные фурфурол и 5-оксиметилфурфурола (5-HMF) непосредственно из сырого клена древесины. Лигноцеллюлозной биомассы, которая является единственным достаточно распространенным устойчивым ресурсом для превращения в жидкое транспортное топливо, является наиболее распространенным органическим материалом на Земле. Он состоит из трех основных компонентов: целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина.
Для создания биотоплива, целлюлоза разбивается на оксиметилфурфурол (5-HMF) и большую часть гемицеллюлозы разбивается на фурфурол. Лигнин обычно считается побочным продуктом и сожгли, чтобы произвести энергию, хотя эта мысль меняется. Фурфурол и 5-HMF широко признаны возобновляемых химических веществ для их преобразования в жидкое топливо бензин, реактивных и дизельных дальности. Фурфурол и 5-HMF дальше может быть еще химио-каталитически повышен до смесевого топлива в том числе 2-метилфуран (MF) и 2,5-диметилфуран (DMF).
Используя комбинацию CELF с хлоридом железа, типа галогенида металла, чтобы сломать волокна, Цай и исследовательской команды, получили выход годного 95 процентов от теоретического максимума для и 51 процентов для 5-HMF в одной реакции. Это почти на 50 процентов больше по сравнению с нынешними коммерческими технологиями и тем самым может потенциально снизить стоимость производства фурфурола в пределах текущей цене нефти.
В дополнение к высокой ставками доходности, более 90 процентов из лигнина растворяют и экстрагируют CELF и выделяют в виде тонкой порошкового продукта.
Лигнин является часто не используются или сожжены. Тем не менее, лигнин на самом деле является перспективным ресурсом для внесения дополнительных химических веществ высокой стоимости и топлива, когда он будет извлечен и деполимеризованный с CELF. Поскольку ТГФ легко восстановлены при низких температурах, его удаление после реакции позволяет растворенных частиц лигнина реформировать в виде твердых веществ, которые выпадают в осадок из раствора.
В недавно опубликованном документе в зеленой химии под названием «Сцепленные галогениды металлов с сорастворителем для производства фурфурола и 5-HMF с высокой производительностью непосредственно из лигноцеллюлозной биомассы как интегрированной стратегии биотоплива." В предыдущей работе, изложенной в 2013 статье, опубликованной в зеленой химии , Цай введено понятие CELF для простых кислот в качестве метода для получения сахаров для биологических процессов, таких как брожения.
| 