研究人员在生成生物丁醇燃料方面取得关键进展

俄勒冈州立大学在生物丁醇燃料生产方面取得关键进展—这项国际研究合作在生物丁醇的商业化生产方面迈出了重要的一步。生物丁醇燃料是一种新型的清洁能源,作为一种较好的汽油代用燃料,有望成为新一代生物燃料。

该研究的关键突破在于开发了一种新型金属有机框架,即MOF,可以有效地从发酵生物质的发酵液中分离生物丁醇,而发酵生物质是生产燃料所必需的。

研究人员现在正在寻求与工业界合作,尝试利用新型金属有机框架来扩大分离方法的规模。如果发展顺利,这可能是朝着不依赖化石燃料的方向发展的一个重要里程碑。

研究人员在生成生物丁醇燃料方面取得关键进展
该图描述了生物丁醇分离方法

生物燃料是一种可持续的、可再生的燃料替代品,与生物乙醇和生物柴油相比,生物丁醇最近已成为一个充满吸引力的商业发展方向,但原料的高成本被认为是防止商业丁醇发酵的主要障碍之一。这就需要一种经济可行的解决方案。而研究人员如何将其大规模从发酵液中分离出来,一直是生成过程中存在的问题和障碍。

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丁醇可以被用作内燃机的燃料。因为它较长的烃链,导致其对相当非极性,把丁醇和乙醇相比,丁醇更类似于汽油。丁醇燃料可以从生物质中被生产(称为“生物丁醇”),以及从化石燃料中被生产(称为“石油丁醇”),但生物丁醇和石油丁醇具有相同的化学性质。生物乙醇–乙醇是一种常见的生物燃料添加剂,但每加仑的能量比汽油少得多,也会对发动机部件造成危害。丁醇比乙醇可多产生25%的能量,另因它的碳链较长,极性较低,性质比乙醇更接近汽油,做为引擎燃料是可能的。丁醇在转换能量后,副产物只有二氧化碳和水,不会伤害环境。

制造生物乙醇的过程被称为ABE发酵–即「A」–丙酮(acetone),「B」–丁醇(butanol),及「E」–乙醇(ethanol)。发酵程序实际上是相当复杂且难以控制的,现在丁醇的制造主要是经由石化工业的途径。

瑞士、中国、英国和西班牙的大学的Stylianou及其同事合成了一种新型的金属有机框架,基于铜离子和碳硼烷羧酸配体,被称为mCB-MOF-1。该新型MOF可以通过吸附法从发酵液中提取丁醇,其效率高于蒸馏法或其他现有的方法。

该MOF在有机溶剂中、热水以及酸性和碱性水溶液中都很稳定。

研究人员表示:生物燃料可以增强能源安全和供应,也可以成为能源计划中的一个重要组成部分,实际上可以减少碳的排放,这对于应对气候变化的目标将是巨大的。生物丁醇比生物乙醇更好,原因有很多,包括它的能量密度几乎和汽油一样高,而且能与汽油混合。而且生物丁醇也有可能取代合成丁醇,成为一系列工业化学品的重要前体。

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