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新的膜可以为廉价 高效生产的生物燃料铺平道路

科学家已经开发出一种经济有效的生物燃料提取方法,可以使它们成为运输中化石燃料的可行替代品。由可再生有机物制成的生物燃料在航空和运输行业中作为化石燃料的绿色替代品具有巨大的潜力。然而,尽管它们先前已经商业化用于运输和发电,但是由于它们的高价格目前几乎没有大规模使用,这几乎是石油燃料的两倍。

生物燃料比汽油和柴油更昂贵,因为从生物质发酵中提取燃料级生物丁醇的传统转化过程需要大量能源,且产量低。

现在,伦敦帝国学院的利文斯顿集团已经开发出了一种新的解决方案,可以彻底改变生物燃料的生产方式,为它们在运输和航空中的广泛使用铺平了道路。

他们与bp合作开发了一种基于膜的提取系统,该系统使用的能量不到当前流程的25%,并且生产的生物燃料的纯度是其的10倍,纯度超过99.5%。

研究结果发表在《能源与环境科学》上。

帝国理工大学化学工程系的主要作者安德鲁·利文斯顿教授说:“由于生物燃料价格昂贵,通常将它们与汽油或柴油结合使用以使其进一步发展。我们的新技术可以帮助降低生物燃料的成本,从而降低成本。最终取代运输和航空中的化石燃料,这是对环境的一种更加幸福的状况,我们都在为此而努力。

超薄膜

生物燃料可能在减少碳排放和减轻气候变化的影响方面发挥核心作用。由于生产中使用的生物质类型,它们可以减少多达80%的净二氧化碳和微粒排放,并且比生物柴油更具可持续性。

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,生物燃料和提取剂均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,并确定了一种能够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。

化学工程学系的合著者Ji Ji Hoon Kim博士说:“通过将我们的超薄膜与高效萃取液结合在一起,我们可以显着降低生产生物燃料的成本,这是推动燃料生产的重要一步降低整体价格。”

可持续替代

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(例如电池)相关的容量和能量存储问题,迄今为止,这些问题阻止了它们成功地应用于航空和长途运输。

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燃料的设备。然而,挑战仍然是使它们在财务上吸引企业大规模采用。

利文斯顿小组现在的目标是完成对其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利用固定化微生物进行连续回收来进一步完善其工艺。

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