伯克利集团表示,简化的流程将木质生物质转化为生物燃料

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森林垃圾

劳伦斯·伯克利国家实验室(Berkeley Lab)和桑迪亚国家实验室的团队合作开发了他们所谓的精简高效过程,将木本植物(例如森林过度生长和农业废弃物)转化为液体生物燃料。

目前,这种木质材料是有意或无意燃烧的,是森林大火的危险因素。 该研究已发表在杂志上 ACS可持续化学与工程.

伯克利实验室高级生物燃料和生物产品过程开发部门(ABPDU)的研究科学家埃里克·桑德斯特罗姆(Eric Sundstrom)表示,木材固有的特性通常会阻碍将木质生物质转化为生物燃料的努力,从而使其很难化学分解。 他说,他的小组的两项研究“为生物质资源提供了一种低成本的转化途径,否则这些生物质资源可以在田间或斜线堆中燃烧”。

在Sundstrom和ABPDU高级工艺工程师Carolina Barcelos领导的一项研究中,科学家们使用了无毒化学品,市售酶和经过特殊设计的酵母菌株,在一个反应​​器或罐中将木材转化为乙醇。 ” 此外,随后的技术和经济分析帮助团队确定了通过此转化途径实现乙醇生产(每汽油加仑当量(GGE)3美元)所需的必要改进。

这项工作似乎是有史以来第一个从木质生物质生产乙醇的端到端工艺,该工艺具有高转化效率和简单的一锅配置的特点。 (正如任何厨师都知道的那样,单锅食谱总是比需要多锅的食谱更容易,在这种情况下,这还意味着更低的水和能源消耗。)

卡罗来纳州Araujo-Barcelos正在准备将木质生物质解构成可发酵糖
该组织的卡罗来纳州Araujo Barcelos正在准备木质生物质,以将其解构为可发酵糖(图片来源:伯克利实验室)。

在联合生物能源研究所(JBEI)的约翰·格拉登(John Gladden)和拉利滕杜·达斯(Lalitendu Das)领导下的一项补充研究中,一个团队对单锅法进行了微调,以便可以转化加利福尼亚州的木质生物质,如松木,杏仁,胡桃木,和枞树碎片–即使输入的是不同木材类型的混合物,其效率也与用于转换草本生物质的现有方法具有相同的效率。

“从森林中清除木本生物量,如山脉长满的松树,再从加利福尼亚中央谷地的杏仁园等农业地区中清除木材,我们可以立即解决多个问题:易火州的灾难性野火,受控燃烧造成的空气污染危害JBEI和Sandia的博士后研究员Das说。 “最重要的是,我们将大大减少向大气中添加的碳量,并为生物能源行业创造新的就业机会。”

乙醇已经用作常规汽油中的减少排放的添加剂,通常占我们泵入汽车和卡车的气体的10%。 一些特殊车辆被设计为使用乙醇含量高达83%的燃料运行。 此外,从植物生物质中产生的乙醇可以用作制造更复杂的柴油和喷气燃料的成分,这有助于使难以电气化的航空和货运部门脱碳。 目前,最常见的生物基乙醇来源是玉米粒,玉米粒是一种淀粉状物质,化学分解较容易,但需要土地,水和其他资源才能生产。

这些研究表明,木质生物质可以在与淀粉基玉米乙醇具有成本竞争力的集成过程中被有效分解并转化为高级生物燃料。 这些技术还可以用于生产“即插即用”生物燃料,这些生物燃料在化学上与汽油和柴油中已经存在的化合物相同。

这项工作的下一步是在试验规模上开发,设计和部署该技术,该技术被定义为每天转化1吨生物质的过程。 伯克利实验室的团队正在与总部位于海湾地区的先进可再生燃料和生化公司Aemetis进行合作,以将该技术商业化并在试验阶段完成后将其大规模推广。

资料来源:https://envirotecmagazine.com/2021/04/16/streamlined-process-converts-woody-biomass-into-biofuel-says-berkeley-group/

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