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一种将作物残渣木浆动物粪便和垃圾转化为乙醇的方法

导读 说生物燃料这个词,大多数人都会想到谷物乙醇和生物柴油。但美国能源部艾姆斯实验室和爱荷华州立大学的研究人员正在重新审视另一种称为气化

说“生物燃料”这个词,大多数人都会想到谷物乙醇和生物柴油。但美国能源部艾姆斯实验室和爱荷华州立大学的研究人员正在重新审视另一种称为气化的旧技术。

通过将气化与高科技纳米级多孔催化剂相结合,他们希望从各种生物质中生产乙醇,包括从乙醇生产留下的蒸馏器谷物,来自田地的玉米秸秆,草,木浆,动物废物和垃圾。

气化是将在高温高压下在氧气控制的气氛中将碳基原料转化为合成气或合成气的过程。合成气主要由一氧化碳和氢气(体积超过85%)和较少量的二氧化碳和甲烷组成。

它基本上与用于在电灯泡出现之前从燃气灯具中提取煤气的技术相同。与发酵技术相比,气化的优点在于它可以用于各种应用,包括工艺加热,发电以及商品化学品和燃料的合成。

“在70年代第一次石油危机期间将合成气转化为乙醇有一些兴趣,”艾姆斯实验室化学家和化学与生物科学项目主任VictorLin说。“问题在于当时的催化技术不允许副产物的选择性。他们可以生产乙醇,但你也会得到甲烷,醛和许多其他不良产品。“

催化剂是促进和加速化学反应而不化学改变催化剂本身的材料。在研究合成气转化中的化学反应时,Lin发现产生乙醇的一氧化碳分子可以在具有独特结构特征的催化剂存在下“活化”。

“如果我们能够在催化剂表面增加这种”活化的“CO吸附,就可以改善形成乙醇分子的机会,”林说。“如果我们能增加催化剂的表面积,我们可以增加生产的乙醇量。”

Lin的小组研究了使用金属合金作为催化剂。为了增加表面积,他们使用纳米级催化剂颗粒广泛分散在介孔纳米球结构中,微小的海绵状球,数千个通道穿过它们。这些分散的催化剂纳米颗粒的总表面积大约是在较大的宏观颗粒中用相同量的催化剂材料获得的表面积的100倍。

控制合成气的化学组成也很重要。ISU可持续环境技术中心(CSET)的研究人员花费数年时间开发流化床气化器,以提供可靠的操作和高质量的合成气,用于替代谷物乙醇工厂中的天然气,为燃料电池提供氢气。

“向乙醇气化已经越来越受到人们越来越多的关注,作为达到360亿加仑生物燃料的联邦可再生燃料标准的有吸引力的方法,”CSET主任罗伯特布朗说。

“使用合成气生产乙醇的好处在于它扩大了可以转化为燃料的材料种类,”林说。“您可以使用蒸馏过程中的废物或任何其他生物质来源,如柳枝稷或木浆。基本上任何碳基材料都可以转化为合成气。一旦我们有合成气,我们就可以把它变成乙醇。

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