8.6 C
Brussel
Woensdag, Maart 27, 2024
NuusChemie-deurbraak: vinniger en goedkoper etanol-tot-straalbrandstof op die horison

Chemie-deurbraak: vinniger en goedkoper etanol-tot-straalbrandstof op die horison

VRYWARING: Inligting en menings wat in die artikels weergegee word, is dié van diegene wat dit vermeld en dit is hul eie verantwoordelikheid. Publikasie in The European Times beteken nie outomaties onderskrywing van die siening nie, maar die reg om dit uit te druk.

VRYWARINGVERTALINGS: Alle artikels op hierdie webwerf word in Engels gepubliseer. Die vertaalde weergawes word gedoen deur 'n outomatiese proses bekend as neurale vertalings. As jy twyfel, verwys altyd na die oorspronklike artikel. Dankie vir die begrip.

Vliegtuig Jetliner

Nuwe katalisator- en mikrokanaalreaktors verbeter doeltreffendheid en koste.

’n Gepatenteerde proses vir die omskakeling van alkohol wat uit hernubare of industriële afvalgasse verkry word in straal- of dieselbrandstof word opgeskaal by die Amerikaanse departement van energie se Pacific Northwest National Laboratory met die hulp van vennote by Oregon State University en die koolstof-herwinningskundiges by LanzaTech.

Twee sleuteltegnologieë dryf die energiedoeltreffende brandstofproduksie-eenhede aan.

'n Enkelstap chemiese omskakeling stroomlyn wat tans 'n multi-stap proses is. Die nuwe PNNL-gepatenteerde katalisator skakel biobrandstof (etanol) direk om in 'n veelsydige "platform"-chemikalie genaamd n-buteen. 'n Mikrokanaalreaktorontwerp verminder die koste verder terwyl dit 'n skaalbare modulêre verwerkingstelsel lewer.

Kyk hoe 'n PNNL-gepatenteerde katalisator, gekombineer met 'n unieke mikrokanaalreaktor, etanol kan omskep in 'n nuttige chemikalie met verskeie kommersiële gebruike, insluitend vliegtuigbrandstof. Krediet: Video deur Eric Francavilla; Animasie deur Mike Perkins | Pacific Northwest National Laboratory

Die nuwe proses sal 'n meer doeltreffende roete bied vir die omskakeling van hernubare en afval-afgeleide etanol na nuttige chemikalieë. Tans word n-buteen geproduseer uit fossielgebaseerde grondstowwe met behulp van die energie-intensiewe kraking—of afbreek—van groot molekules. Die nuwe tegnologie verminder die vrystelling van koolstofdioksied deur hernubare of herwonne koolstofvoerstowwe te gebruik. Deur volhoubaar afgeleide n-buteen as 'n beginpunt te gebruik, kan bestaande prosesse die chemikalie verder verfyn vir verskeie kommersiële gebruike, insluitend diesel en vliegtuigbrandstof, en industriële smeermiddels.

“Biomassa is 'n uitdagende bron van hernubare energie vanweë die hoë koste daarvan. Boonop dryf die skaal van biomassa die behoefte aan kleiner, verspreide verwerkingsaanlegte aan,” sê Vanessa Dagle, mede-primêre ondersoeker van die aanvanklike navorsingstudie, wat in die joernaal gepubliseer is ACS Katalise. “Ons het die kompleksiteit en verbeterde doeltreffendheid van die proses verminder, terwyl ons terselfdertyd kapitaalkoste verminder het. Sodra modulêre, skaalverwerking gedemonstreer is, bied hierdie benadering ’n realistiese opsie vir gelokaliseerde, verspreide energieproduksie.”

Mikro-tot-makro-stralerbrandstof

In 'n sprong in die rigting van kommersialisering, werk PNNL saam met jarelange medewerkers aan die Oregon State University om die gepatenteerde chemiese omskakelingsproses te integreer in mikrokanaalreaktore wat gebou is met nuutontwikkelde 3D-druktegnologie. Ook genoem additiewe vervaardiging, 3D-drukwerk laat die navorsingspan toe om 'n geplooide heuningkoek van mini-reaktore te skep wat die effektiewe oppervlakte-area-tot-volume-verhouding wat beskikbaar is vir die reaksie aansienlik verhoog.

"Die vermoë om nuwe multi-materiaal byvoegingsvervaardigingstegnologieë te gebruik om die vervaardiging van mikrokanale met 'n hoë-oppervlak-area katalisatorondersteunings in een prosesstap te kombineer, het die potensiaal om die koste van hierdie reaktore aansienlik te verminder," sê OSU hoofnavorser Brian Paul . "Ons is opgewonde om vennote met PNNL en LanzaTech in hierdie poging te wees."

Robert Dagle Biomassa Brandstof

Robert Dagle hou 'n fles brandstof wat uit biomassa-omskakeling geskep is. Krediet: Foto deur Andrea Starr |Pacific Northwest National Laboratory

"Weens onlangse vooruitgang in mikrokanaal-vervaardigingsmetodes en gepaardgaande kosteverminderings, glo ons dat die tyd reg is om hierdie tegnologie aan te pas vir nuwe kommersiële bio-omskakelingstoepassings," het Robert Dagle, mede-primêre ondersoeker van die navorsing, gesê.

Die mikrokanaaltegnologie sal dit moontlik maak om bioreaktore op kommersiële skaal naby landbousentrums te bou waar die meeste biomassa geproduseer word. Een van die grootste struikelblokke om biomassa vir brandstof te gebruik, is die behoefte om dit lang afstande na groot, gesentraliseerde produksie-aanlegte te vervoer.

"Die modulêre ontwerp verminder die hoeveelheid tyd en risiko wat nodig is om 'n reaktor te ontplooi," het Robert Dagle gesê. “Modules kan mettertyd bygevoeg word soos die vraag groei. Ons noem hierdie skaal op deur op te nommer.”

Die een-vierde kommersiële skaal-toetsreaktor sal deur 3D-drukwerk vervaardig word deur metodes wat in vennootskap met OSU ontwikkel is, en sal op die Richland, Washington-kampus van PNNL bedryf word.

Mikrokanaal Tegnologie

Mikrokanaal-minireaktors verhoog die doeltreffendheid van chemiese omskakeling van biobrandstof aansienlik. Krediet: Foto met vergunning van Oregon State University

Sodra die toetsreaktor voltooi is, sal PNNL kommersiële vennoot LanzaTech etanol verskaf om die proses te voed. LanzaTech se gepatenteerde proses omskep koolstofryke afval en reste wat deur nywerhede geproduseer word, soos staalvervaardiging, olieraffinering en chemiese produksie, asook gasse wat gegenereer word deur vergassing van bosbou- en landboureste en munisipale afval in etanol.

Die toetsreaktor sal etanol gelykstaande aan tot 'n halwe droë ton biomassa per dag verbruik. LanzaTech het reeds die eerste generasie PNNL-tegnologie vir vliegtuigbrandstofproduksie uit etanol opgeskaal en 'n nuwe maatskappy, LanzaJet, gestig om LanzaJet™ Alcohol-to-Jet te kommersialiseer. Die huidige projek verteenwoordig die volgende stap in die vaartbelyning van daardie proses terwyl bykomende produkstrome van n-buteen voorsien word.

"PNNL was 'n sterk vennoot in die ontwikkeling van etanol-tot-straal-tegnologie wat LanzaTech-afwentelmaatskappy, LanzaJet, in verskeie aanlegte onder ontwikkeling gebruik," het Jennifer Holmgren, LanzaTech-uitvoerende hoof, gesê. “Etanol kan uit ’n verskeidenheid volhoubare bronne kom en is as sodanig ’n toenemend belangrike grondstof vir volhoubare lugvaartbrandstof. Hierdie projek toon groot belofte vir alternatiewe reaktortegnologie wat voordele kan inhou vir hierdie sleutelpad na ontkoling van die lugvaartsektor.”

'n Instelbare proses

Sedert hul vroeë eksperimente het die span voortgegaan om die proses te vervolmaak. Wanneer etanol oor 'n soliede silwer-sirkoniumoxide-gebaseerde katalisator gevoer word wat op 'n silika ondersteun word, voer dit die noodsaaklike chemiese reaksies uit wat etanol omskakel na óf n-buteen óf, met 'n paar veranderinge aan die reaksietoestande, butadieen.

Maar selfs meer belangrik, na langdurige studies, bly die katalisator stabiel. In 'n opvolgstudie, het die navorsingspan getoon dat as die katalisator aktiwiteit verloor, dit geregenereer kan word deur 'n eenvoudige prosedure om kooks te verwyder - 'n harde koolstof-gebaseerde laag wat mettertyd kan opbou. 'n Selfs meer doeltreffende, bygewerkte katalisatorformulering sal vir opskaal gebruik word.

"Ons het die konsep vir hierdie gekataliseerde stelsel ontdek wat hoogs aktief, selektief en stabiel is," het Vanessa Dagle gesê. “Deur die druk en ander veranderlikes aan te pas, kan ons ook die stelsel instel om óf butadieen, 'n boublok vir sintetiese plastiek of rubber óf 'n n-buteen, wat geskik is vir die maak van straalbrandstof of produkte soos sintetiese smeermiddel te genereer. Sedert ons aanvanklike ontdekking het ander navorsingsinstellings ook begin om hierdie nuwe proses te ondersoek.” 

Benewens Vanessa Dagle en Robert Dagle, het die katalisatorontwikkelingspan PNNL-navorsers Austin Winkelman, Nicholas Jaegers, Johnny Saavedra-Lopez, Jianzhi Hu, Mark Engelhard, Sneha Akhade, Libor Kovarik, Vassilliki-Alexandra Glezakou, Roger Rousseau en Yong Wang ingesluit. Senior wetenskaplike Susan Habas van die Nasionale Hernubare Energie Laboratorium het ook bygedra. PNNL-personeelwetenskaplikes Ward TeGrotenhuis, Richard Zheng en Johnny Saavedra-Lopez het bygedra tot die ontwikkeling van die mikrokanaaltegnologie.

Die navorsing oor chemiese gesprekvoering is ondersteun deur die Amerikaanse Departement van Energie (DOE), Kantoor vir Energiedoeltreffendheid en Hernubare Energie, binne die Chemical Catalysis for Bioenergy (ChemCatBio)-konsortium geborg deur die Bioenergy Technology Office (BETO). ChemCatBio is 'n DOE nasionale laboratorium-geleide navorsings- en ontwikkelingskonsortium wat toegewy is aan die identifisering en oorkom van katalise-uitdagings vir die omskakeling van biomassa en afvalbronne in brandstof, chemikalieë en materiale. Die publiek-private, grootskaalse vennootskap word ondersteun deur DOE-BETO en die staat Oregon se Universiteitsinnovasienavorsingsfonds.

- Advertensie -

Meer van die skrywer

- EKSKLUSIEWE INHOUD -kol_img
- Advertensie -
- Advertensie -
- Advertensie -kol_img
- Advertensie -

Moet lees

Jongste artikels

- Advertensie -