研究人员开发简化工艺将废弃物转为乙醇

时间：2021-04-22 10:50:24来源：盖世汽车

劳伦斯伯克利国家实验室(Berkeley Lab)和桑迪亚国家实验室(Sandia National Laboratory)的团队共同开发了一种高效的简化工艺，可将森林中过度生长的林木和农业废弃物等木本植物物质(目前被有意或无意烧掉的材料)转化为液体生物燃料。

研究人员Carolina Barthos表示：“据最近报告，到2050年，每年将有3800万吨干木质生物质可用。这将成为异常丰富的碳源，可用于生产生物燃料。”

然而，木材的固有特性使其难以进行化学分解。在将木质生物质转化为生物燃料方面，这会造成一定阻碍。研究人员Eric Sundstrom表示：“我们的两项研究，详细阐述了一种生物质资源低成本转换途径。我们有能力将这些可再生碳源转化为可持续燃料，从而避免发生空气污染和火灾危险。”

在本项研究中，科学家们使用无毒化学品、商用酶和一种特殊加工的酵母菌株，在单独的反应器中将木材转化为乙醇。该团队随后进行技术和经济分析，以明确改进措施，通过这种转化途径生产乙醇，其价格相当于每加仑3美元的汽油。这是首个利用木质生物质生产乙醇的端到端工艺，具有高转换效率和简单的一锅式(one-pot)配置。

在由联合生物能源研究所(JBEI)的John Gladden和Lalitendu Das领导的一项补充研究中，研究团队对该一锅式工艺进行微调，以便可以转化加州的木质生物质，如松树、杏树、胡桃树和冷杉树碎片。即使使用很多不同类型的木材，也可达到与现有草本生物质转化方法相同的效率。

研究人员 Das表示：“清除森林和农业区中的木质生物质，比如塞拉山脉上密布的松树，可以同时解决多个问题，如火灾、空气污染，并减少对化石燃料的依赖。最重要的是，可以大幅减少大气中的碳排放量，为生物能源行业创造新的就业机会。”

乙醇已被用作传统汽油的减排添加剂，在我们注入轿车和卡车的汽油中，通常占10%左右。在一些特种车辆设计中，燃料的乙醇含量高达83%。此外，利用植物生物质生产的乙醇，可以作为原料，用于制造更复杂的柴油和喷气燃料，对于难以实现电气化的航空和货运行业来说，这将有助于脱碳。目前，最常见的生物基乙醇来源是玉米粒，这种淀粉材料更易于进行化学分解。

研究表明，木质生物质可以有效分解，并转化为先进的生物燃料，其综合过程与淀粉基玉米乙醇相比具有成本竞争力。这些技术还可以用于生产“替代型”生物燃料，从化学意义上来看，这些燃料等同于汽油和柴油中的现有化合物。

下一步是在试点规模上开发、设计和部署这项技术，使其每天可转化一吨生物质。伯克利实验室团队将与可再生燃料和生物化工公司Aemetis合作，以将这项技术商业化，并在试验阶段完成后大规模推出。