新型膜可为廉价、高效的生产生物燃料铺平道路

ICL研究人员开发基于膜的新型系统,以廉价高效地制造生物燃料

伦敦帝国理工学院的研究人员已经开发出一种基于膜的提取系统,用于生产生物燃料,该系统使用的能量不到目前工艺水平的25%,生产的生物燃料的纯度是其的十倍,纯度超过99.5%。该研究发表在RSC杂志《能源与环境科学》上。

从含水发酵系统回收燃料产品的巨大能源负担阻碍了生物燃料的广泛使用。在这里,我们描述了一种基于膜的提取(吸附)系统,用于从发酵液中回收燃料级生物丁醇,该系统可以提取高纯度(499.5%)的正丁醇,而消耗的能量不到当前技术的25% 。

这是通过将喷涂复合薄膜复合膜与2-乙基-1-己醇作为萃取剂结合而实现的。膜成功地保护了微生物免受萃取剂的侵害,尽管在其他方面是理想的,但它还是一种代谢抑制剂。与水相反,萃取剂不会与正丁醇形成异质共沸物,正丁醇生产的总能耗为3.9 MJ kg -1,大大低于其他回收工艺(17.0–29.4 MJ kg -1)。

ICL研究人员开发基于膜的新型系统,以廉价高效地制造生物燃料

通过(a)从发酵液中提取正丁醇而不发生相变,(b)打破非均相共沸关系(蒸馏所需的能耗更少),(c)利用提取剂:发酵液的小体积比(1: 100,v / v),避免了对高能量强度过程的需要,例如全蒸发,气提或液-液萃取。探索了这种分散系统在连续生产一系列高级醇中的应用,并证明是非常有利的。— Kim等。

由于生物燃料价格昂贵,因此通常将其与汽油或柴油结合使用以使其“走得更远”。我们的新技术可以帮助降低生物燃料的成本,使它们最终替代运输和航空中的化石燃料,这对环境来说是一个更加快乐的局面,我们都在努力。帝国理工大学化学系教授安德鲁·利文斯顿

可以通过发酵废物生物质并使用萃取剂从发酵溶液中回收燃料来生产生物燃料。但是,生物燃料和萃取剂都对溶液中必需的微生物有毒,因此会抑制生产并增加能耗。

在他们位于Imperial的实验室中,研究人员研究了几种薄膜复合膜的性能,并确定了一种能阻止萃取剂和水运输的膜,仅允许生物燃料通过。他们发现,这可以保护微生物并实现连续生产,与传统技术相比,生产率提高了十倍。

他们用三种不同的萃取剂溶剂对膜进行了测试,以进一步优化最佳操作条件。他们发现2-乙基-1-己醇萃取剂的回收速度快了五倍,这使该工艺的能耗降低到不到传统回收系统的四分之一。

通过将我们的超薄膜与高效提取液结合在一起,我们可以显着降低生产生物燃料的成本,这是降低其整体价格的重要一步。—也是化学工程系的合著者金智勋博士

除了对环境更清洁外,生物燃料还能够克服与其他可再生技术(如电池)相关的容量和能量存储问题,迄今为止,这些问题阻止了生物燃料成功地应用于航空和长途运输。获取更多前沿科技信息访问:https://byteclicks.com

低乙醇生物燃料的另一个好处是,大多数常规内燃机已经配备了使用这种类型的燃料的能力。

研究小组现在的目标是完成对研究工作的中试或大规模研究,以进一步验证研究结果,并通过进行膜调节和使用固定化微生物进行连续回收来进一步完善其工艺。

该项目由bp国际先进材料中心(bp ICAM)资助。

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