四步将整株植物转化为燃料

一种新的工艺结合了发酵和化学反应的力量,可以将植物转化为高能量密度的燃料

加入我们的科学爱好者社区!


关于支持科学新闻

如果您喜欢这篇文章,请考虑通过 订阅来支持我们屡获殊荣的新闻报道。通过购买订阅,您正在帮助确保未来有关塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事。


燃料配方:取植物中占大部分的碳水化合物,如淀粉和纤维素。使用酶将其分解为果糖,即水果和蜂蜜中的糖。将这种果糖与盐水和盐酸混合。添加溶剂——在本例中,丁醇也是从植物物质中提取的——以保护生成的羟甲基糠醛 (HMF) 与水反应,然后将其提取出来。这种多功能分子可用于制造塑料聚合物或其他化学品。顺便说一句,添加铜涂层的钌催化剂还可以将 HMF 转化为 DMF(2,5-二甲基呋喃),这是一种比乙醇提供更多能量的燃料。

威斯康星大学麦迪逊分校的化学工程师 James Dumesic 说:“它应该是一种很棒的燃料”,他和他的同事发现了这种新工艺,“DMF 的能量密度与石油相当。”

他指出,DMF 可以迅速取代乙醇,因为它不仅提供更多的能量,而且沸点更高(允许 DMF 更容易与汽油混合),而且它不与水发生反应(乙醇吸收大气中的水蒸气,这会降低其效力)。此外,Nature 报道的这个过程比酿酒酵母将植物糖发酵成乙醇的几天要快得多,因为它受到化学控制,因此可以在几个小时内完成。

但是,尽管 DMF 具有明显的优点,但尚未作为发动机中的独立燃料进行广泛测试。“我们生产的量相对较少,”Dumesic 说。“我不知道有任何研究表明[DMF]在非常高的浓度下作为燃料有多好。但是你可以很好地证明它作为一种混合剂是可行的,”就像目前使用乙醇一样。

而且 DMF 可能还会在另一项重要的测试中失败。虽然该工艺可能是环境友好的——使用植物来源的丁醇和氢气以及简单的盐水——但生成的分子可能不是。“我们找不到关于 DMF 毒理学影响的赞成或反对的信息。必须仔细研究这一点,”Dumesic 说。“从环境角度来看,这有意义吗?还是我们正在制造另一种 MTBE?”(MTBE,或甲基叔丁基醚,从 1979 年开始添加到汽油中以帮助其更充分地燃烧,但在发现该致癌化学物质泄漏并污染地下水后,在美国被广泛禁止。)

但是,如果 DMF 通过该测试,它可能会很快上市,并且成本不高于(并且可能更低,具体取决于 HMF 等副产品的效用)乙醇。“如果我们从环境安全的角度得知这样做是一件好事,我们可以在未来几年内实现这一点,”Dumesic 说。“我们在这里谈论的过程非常类似于石油过程,石油工业在扩大规模方面的知识都可以应用在这里。”

© . All rights reserved.