生物燃料新动态：飞行不排CO将成新常态

来源：科学之家   发布者：张荐辕   日期：2015-06-30  

能源生物科学研究所（Energy Biosciences Institute，EBI）的研究人员开发出了普适型航空生物燃料流程。 问题很好理解：碳分子和其它温室气体吸收热量。排放到大气中的温室气体越多，大气温度就越高，进而加剧全球气候变化。但解决问题却没这么简单，特别是涉及到航空，它每年排放的温室气体占人类活动排放总量的2%。虽然生物燃料已被证实为汽油和柴油的高效、可再生且低碳的代替品，航空燃料仍然是个挑战。能源生物科学研究所的研究人员开发的一项新技术能解决这个问题。 我们把化学催化剂和温室气体生命周期模型结合起来，开发出了制造生物航空燃油和汽车润滑基础油的新流程，兼任劳伦斯伯克利国家实验室（Berkeley Lab）和加州大学伯克利分校（UC Berkeley）的化学工程师Alexis Bell说道。我们开发出的可回收催化剂能把甘蔗的生物质能转化为新型航空燃油和优质冷流润滑油，它的密度和粘度可减少高达80%的净生命周期温室气体。 这项研究发表于Proceedings of the National Academy of Sciences。论文题目为Novel pathways for fuels and lubricants from biomass optimized using life-cycle greenhouse gas assessment。 目前地球大气中碳和其他温室气体的浓度是三百万年来最高的，这主要是燃烧石油和其他化石燃料的结果。植物生物质的糖分合成的生物燃料能减轻气候变化。但是，飞机燃料的要求非常严格。 飞机燃料不能含氧，还要有合适的沸点分布和润滑度，它的倾点必须很低，也就是说燃料不会在平流层的低温下变成凝胶状，Bell说道。已经有人测试过直接混合石油飞机燃料和生物燃料，如金合欢烯，然而温室气体的排放并没有降低多少。我们的研究是首个生产普适型航空生物燃料的流程。 Scown援引了政府间气候变化专门委员会（Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC）来说明普适型航空生物燃料的重要性。 在一份2014年的报告中，IPCC指出普适型生物燃料是传统飞机燃料的唯一可行替代方案，她说道。如果我们想减少对石油的依赖，航空旅行将会需要可再生的液体燃料，因为电池和燃料电池并不可行。 能源生物科学研究所开发的流程可以把甘蔗中提取出的烷基甲基酮升级为三聚凝聚物，同时产量超过95%。这些凝聚物经过氢脱氧变成新型的环烷烃化合物，它有一个环己烷环和一个季碳原子。这些环烷烃化合物能被调整并用于生产飞机燃料或汽车润滑基础油。以每质量计算，就算只有很少的润滑油被转化为燃料，润滑基础油会比石油衍生燃料产生更多的温室气体。该流程能成为生物精炼厂的一大优势。 现在的甘蔗生物精炼厂生产乙醇、糖和电，论文的另一位作者Gokhale说道，这位化学工程师管理BP公司的研究部分。扩展产品构成，加入航空燃料和润滑基础油，这能使经营者更好地管理市场风险。现在的石化精炼厂就采取了这种措施。他们试图优化总体产品构成，而不是单一产品。 Scown补充道：我们流程的另一个重大优势是帮精炼厂把部分甘蔗渣转化成燃料和其他产品，他们能从甘蔗杆中提取出榨汁后留下的纤维质残渣。剩下的生物质废料能被燃烧产生工业热量和电力来运行精炼厂。Gokhale解释说这个新流程还能用来生产柴油和汽油添加剂。 只要对催化剂和反应方案稍加修改，我们就能生产普适型柴油，他说道。我们正打算进一步研究这个领域。 虽然本研究的目的是为巴西的一家甘蔗精炼厂提供飞机燃料和润滑基础油的生产策略，该流程背后的策略还能应用于其他生物质，来源包括基因改造的微生物发酵的非食用植物和农业废料。 虽然在使用完全提取自生物质原料的糖分上还有其他技术难题，例如芒草和柳枝稷这样的原料，从原理上看我们能生产类似的产品，尽管比例上会有不同，Scown说道。我们认为下一步研究会给我们提供更多选择。 论文作者承认该流程的商业实施会带来减少温室气体排放之外的经济影响，但是为鼓励投资，它也有重要的优势。 本研究表明生物精炼厂可以使用廉价的催化剂生产一系列碳氢燃料和润滑油，Scown说。通过组合生物和热化学工艺，生物精炼厂的运行甚至不需要任何化石衍生输入。

相关新闻