211service.com
Od odpadní biomasy po tryskové palivo
Nový chemický proces vyvinutý výzkumníky z University of Wisconsin-Madison přeměňuje celulózu ze zemědělského odpadu na benzín a letecké palivo. Vyrábí palivo úpravou toho, co bylo dosud považováno za nežádoucí vedlejší produkty (kyselina levulová a kyselina mravenčí) při rozkladu celulózy na cukr. Práce byla popsána v tomto týdenním vydání časopisu Věda .
Kohout na biopalivo: Kapalné palivo vytéká z butenového oligomeračního reaktoru, poslední části nového chemického procesu výroby biopaliv z celulózy.
Tento proces je jednou z řady nových technologií, které vyrábějí konvenční paliva, jako je benzín a nafta, z biomasy spíše než z ropy. Na rozdíl od etanolu – dnes nejběžnějšího typu biopaliva – lze tato nová paliva snadno používat v konvenčních automobilech a přepravovat pomocí stávající infrastruktury. A co víc, tryskové palivo, které vyrábí, uchovává dostatek energie pro pohon komerčních nebo vojenských letadel.
Až dosud však metody výroby těchto pokročilých biopaliv často zahrnovaly biologické procesy, ve kterých mikroby rozkládají cukry získané z biomasy, včetně celulózy. Wisconsinská metoda by se mohla ukázat jako spolehlivější než tyto procesy, protože jde o chemický proces, který se snadněji udržuje. A co víc, oxid uhličitý vzniklý při jeho výrobě lze snadno zachytit – výhoda oproti konvenčním biopalivům.
K přeměně celulózy, velké složky biomasy, na palivo, ji vědci musí nejprve rozložit na jednodušší složky, jako jsou jednoduché cukry. Mikroorganismy pak zpracovávají tyto cukry na kapalná paliva. Celulózu lze rozložit působením kyselin, ale tyto reakce se obtížně kontrolují – cukry se často dále přeměňují na kyselinu mravenčí a levulovou. Místo abychom s tím bojovali, přemýšleli jsme, zda bychom mohli začít s nežádoucím produktem k výrobě paliva, říká James Dumesic, profesor chemického a biologického inženýrství na University of Wisconsin-Madison.
Je to zcela odlišný přístup k výrobě biopaliv, říká Bob Baldwin, manažer termochemických procesů v National Renewable Energy Laboratory v Golden, CO, který se na práci nepodílel. V procesu ve Wisconsinu se kyseliny spojují za vzniku gama-valerolaktonu, průmyslové chemikálie. Katalyzátory vyrobené z oxidu křemičitého a oxidu hlinitého to pak pomáhají přeměnit na plyn zvaný buten, který se snadno přemění na kapalná uhlovodíková paliva, včetně benzínu a leteckého paliva.
Jednou z výhod Wisconsinského procesu ve srovnání s biologickými cestami k biopalivům je to, že by mohl snížit hladiny skleníkových plynů, říká Doug Cameron, výkonný ředitel a hlavní vědecký poradce společnosti Piper Jaffray. Konvenční biopaliva jsou přinejlepším uhlíkově neutrální – pěstování plodin pro biopaliva odstraňuje oxid uhličitý z atmosféry, ale ten se znovu uvolňuje, když se plodiny pěstují a zpracovávají a biopaliva se vyrábějí a spalují. Nový proces produkuje čistý a vysokotlaký proud oxidu uhličitého, který lze snadno zachytit a trvale uložit. V důsledku toho by mohly být čisté emise uhlíku záporné – části oxidu uhličitého absorbovaného rostlinami by se zabránilo v návratu do atmosféry.
Ekonomické otázky však zůstávají. Baldwin říká, že ačkoli tento proces produkuje vysoké výtěžky požadovaných paliv, vyžaduje velký počet zpracovatelských kroků, včetně oddělení celulózy od ostatních složek biomasy, což by jej mohlo prodražit. Bude také muset konkurovat dalším termochemickým procesům, které lze přizpůsobit pro práci s biomasou, jako jsou ty, které byly použity k přeměně uhlí na kapalná paliva.