美科学家发现让纤维素直接变成汽油的有效方法

发布时间：2008-04-11 10:22 原文链接：美科学家发现让纤维素直接变成汽油的有效方法

美国科学家的一项最新研究，在生物质能转化为燃料能源上迈出了重要一步。他们找到一种有效的方法，成功地让柳枝稷、白杨树等植物的木质纤维素(即固态生物质能)转化为“绿色汽油”。该研究成果有助于扫清绿色汽油市场化的关键障碍。相关论文将以封面文章的形式发表在第1卷第5期的《化学与可持续性、能源与材料》(Chemistry & Sustainability, Energy & Materials，简称ChemSusChem)上，这是一本2008年新发行的化学领域学术期刊。

领导该项研究的是美国马萨诸塞大学Amherst分校(University of Massachusetts-Amherst)的化学工程师George Huber，他与研究生Torren Carlson、Tushar Vispute声称，这是首次实现植物纤维素到汽油组分的直接转变。

Huber表示，“未来的生物燃料在化学组成上十分接近于现在的柴油，而化学工程师们所面临的挑战就是在适合现有基础设施的条件下，找到用生物质能高效生产液体燃料的方法。”

新方法的关键就是：在一种名为ZSM5的固体催化剂存在条件下，快速加热纤维素使其分解。催化剂的作用在于加速反应过程，减少原材料的不必要消耗。而后又快速冷却生成的产物，从而制造出一种液体，其中包含多种汽油成分，比如芬芳类物质。

研究人员证实，整个反应过程可以在两分钟内完成，而所需要的热能也相对比较适度。仅这一步就能形成四分之一的汽油组成物质，如萘和甲苯。这些液体可以被进一步加工，形成汽油的其他组分，或者干脆作为辛烷汽油的混合物。

支持该项研究的NSF催化与生物催化项目主任John Regalbuto表示，“绿色汽油由于可以用在现有的发动机上，而且不会招致相应的经济损失，因此相比生物乙醇而言，它是另一种有吸引力的替代能源。从理论上而言，绿色汽油比生物乙醇的生产需要的能量要少得多，相应的碳足迹(carbon footprint，产品生命周期中总的温室气体排放量)和生产成本也要更低。”Regalbuto补充道，“以柳枝稷、白杨树作为能源作物和纤维素来源，也解决了最近一些科学家提出的作物乙醇和大豆柴油的全周期温室气体问题(参见更多阅读)。”

实际上，不止高校和学术科研机构在努力，全世界大大小小的能源公司都在积极设计各种方法，利用生物质能生产燃料。Regalbuto认为，Huber此次的方法处于新型绿色汽油范式研究的最前沿。这不仅因为该转化过程能以简洁的方式在短时间内处理大量的生物质原料，同时它基本上不需要任何外部能量。Regalbuto说，“事实上，该过程释放的额外能量还可以用来发电，因此如果善加处理，甚至不会有任何碳足迹。”

Huber等人目前正致力于弄清该过程的化学机制，并为这一单步技术设计出新的催化剂和反应器，从而加速绿色汽油的商业化过程。

(《化学与可持续性、能源与材料》(ChemSusChem)，10.1002/cssc.200800018，Torren R. Carlson, Tushar P. Vispute, George W. Huber)

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