Новая методика удешевит преобразование биомассы в топливо

Источник: iStockphoto.com

Получение топлива из биомассы (травы, древесных отходов и пр.) по-прежнему остается очень дорогим. Примерно 30% себестоимости процесса приходится на предварительное разделение сырья на два основных компонента — гемицеллюлозу и целлюлозу. Эти два вещества обладают различными химическими и физическими свойствами, и реагируют при разных условиях. Команда ученых Университета Висконсин-Мэдисон (США) под руководством профессоров Джеймса Думесика и Мишель Будар нашла способ одновременной обработки гемицеллюлозы и целлюлозы. Введение в биомассу растворителя гамма-валеролактона (GVL) расширяет оптимальные условия для преобразования гемицеллюлозы в фурфурол и целлюлозы в левулиновую кислоту. В итоге границы условий перекрываются, и оба процесса можно проводить в одном реакторе.

Использование GVL уменьшает количество серной кислоты, необходимой для обработки биомассы, примерно в 10 раз. Благодаря этому снижается нагрузка на очистные сооружения предприятия. Растворитель хорошо смешивается с водой, что позволяет загружать в реактор даже влажную биомассу — без предварительной сушки. Наконец, GVL растворяет лигнин и гумин (вредные компоненты, которые засоряют систему при традиционной обработке) и позволяет легко удалить их. Фурфурол, полученный в процессе обработки гемицеллюлозы, может быть отделен при помощи перегонки. Это ценное химическое сырье, используемое для производства растворителей, клеев и полимеров. В то же время, при помощи нескольких дополнительных шагов фурфурол может быть преобразован в левулиновую кислоту. В свою очередь, из левулиновой кислоты, полученной при переработке целлюлозы и/или фурфурола, можно получить большое количество GVL.

Эффективный двухступенчатый каталитический процесс превращения левулиновой кислоты в гамма-валеролактон был разработан той же командой в 2010 году. Таким образом, в рамках одного производственного процесса можно получить и фурфурол, и левулиновую кислоту, и GVL. Все эти компоненты весьма востребованы в химической промышленности. Что касается GVL, данное вещество имеет потенциал высококалорийного жидкого биотоплива. Оно совместимо с традиционным нефтяным топливом (то есть может использоваться в качестве присадок) и обычными двигателями. Исследование ученых проводилось в лабораторных условиях. Но, по словам профессора Думесика, процесс легко масштабировать для промышленных проточных реакторов. В настоящее время его команда изучает, как долго можно использовать GVL в процессе преобразования биомассы, прежде чем возникнет необходимость в удалении растворителя и очистке его от примесей.

Рисунок: physorg.com