8.6 C
Брюссель
Среда, Март 27, 2024
НовостиПрорыв в химии: более быстрый и дешевый переход из этанола в реактивное топливо на горизонте

Прорыв в химии: более быстрый и дешевый переход из этанола в реактивное топливо на горизонте

ОТКАЗ ОТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ: Информация и мнения, воспроизведенные в статьях, принадлежат тем, кто их излагает, и они несут ответственность за это. Публикация в The European Times автоматически означает не одобрение точки зрения, а право на ее выражение.

ОТКАЗ ОТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ ПЕРЕВОД: Все статьи на этом сайте опубликованы на английском языке. Переведенные версии выполняются с помощью автоматизированного процесса, известного как нейронные переводы. Если сомневаетесь, всегда обращайтесь к оригинальной статье. Спасибо за понимание.

Самолет Jetliner

Новые катализаторы и микроканальные реакторы повышают эффективность и стоимость.

Запатентованный процесс преобразования спирта, полученного из возобновляемых или промышленных отработанных газов, в реактивное или дизельное топливо расширяется в Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории Министерства энергетики США с помощью партнеров из Университета штата Орегон и экспертов по переработке углерода из LanzaTech.

Энергосберегающие топливные установки работают на двух ключевых технологиях.

Одностадийное химическое преобразование упрощает то, что в настоящее время является многоступенчатым процессом. Новый Катализатор, запатентованный PNNL преобразует биотопливо (этанол) непосредственно в универсальный «платформенный» химикат, называемый н-бутеном. Конструкция микроканального реактора дополнительно снижает затраты, обеспечивая при этом масштабируемую модульную систему обработки.

Посмотрите, как запатентованный PNNL катализатор в сочетании с уникальным микроканальным реактором может превратить этанол в полезный химикат, имеющий множество коммерческих применений, включая топливо для реактивных двигателей. Предоставлено: видео Эрика Франкавиллы; Анимация Майка Перкинса | Тихоокеанская Северо-Западная национальная лаборатория

Новый процесс обеспечит более эффективный способ превращения возобновляемого этанола и этанола из отходов в полезные химические вещества. В настоящее время н-бутен производится из ископаемого сырья с использованием энергоемкого крекинга - или разрушения - больших молекул. Новая технология снижает выбросы углекислого газа за счет использования возобновляемого или переработанного углеродного сырья. Используя устойчиво полученный н-бутен в качестве отправной точки, существующие процессы могут дополнительно очищать химикат для множества коммерческих применений, включая дизельное и реактивное топливо, а также промышленные смазочные материалы.

«Биомасса - сложный источник возобновляемой энергии из-за ее высокой стоимости. Кроме того, масштабы биомассы обуславливают потребность в небольших распределенных перерабатывающих предприятиях », - сказала Ванесса Дагл, соучредитель исследования. первоначальное исследование, который был опубликован в журнале ACS Catalysis. «Мы снизили сложность и повысили эффективность процесса, одновременно сократив капитальные затраты. После демонстрации модульной масштабируемой обработки этот подход предлагает реалистичный вариант для локализованного распределенного производства энергии ».

Топливо для реактивных двигателей от микро до макро

Стремясь к коммерциализации, PNNL сотрудничает с давними сотрудниками из Университета штата Орегон, чтобы интегрировать запатентованный процесс химического преобразования в микроканальные реакторы, построенные с использованием недавно разработанной технологии 3D-печати. 3D-печать, также называемая аддитивным производством, позволяет исследовательской группе создавать гофрированные соты из мини-реакторов, которые значительно увеличивают эффективное отношение площади поверхности к объему, доступное для реакции.

«Возможность использовать новые технологии аддитивного производства из нескольких материалов для объединения производства микроканалов с носителями катализаторов с большой площадью поверхности на одной стадии процесса может значительно снизить стоимость этих реакторов», - говорит ведущий исследователь OSU Брайан Пол. . «Мы рады стать партнерами PNNL и LanzaTech в этом начинании».

Топливо из биомассы Роберта Дагла

Роберт Дагл держит пузырек с топливом, созданным в результате преобразования биомассы. Предоставлено: Фото Андреа Старр | Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория

«В связи с недавними достижениями в методах производства микроканалов и связанным с ними снижением затрат, мы считаем, что настало время адаптировать эту технологию к новым коммерческим приложениям биоконверсии», - сказал Роберт Дагл, один из первых исследователей исследования.

Технология микроканалов позволит строить биореакторы коммерческого масштаба рядом с сельскохозяйственными центрами, где производится большая часть биомассы. Одним из самых серьезных препятствий для использования биомассы в качестве топлива является необходимость транспортировки ее на большие расстояния к крупным централизованным производственным предприятиям.

«Модульная конструкция сокращает время и риски, необходимые для развертывания реактора», - сказал Роберт Дагл. «Модули могут быть добавлены со временем по мере роста спроса. Мы называем эту шкалу увеличивающейся нумерацией ».

Четвертая часть испытательного реактора промышленного масштаба будет производиться методом 3D-печати с использованием методов, разработанных в сотрудничестве с OSU, и будет эксплуатироваться в кампусе PNNL в Ричленде, Вашингтон.

Микроканальная технология

Микроканальные мини-реакторы значительно повышают эффективность химического преобразования биотоплива. Предоставлено: Фото любезно предоставлено Государственным университетом Орегона.

После того, как испытательный реактор будет завершен, коммерческий партнер PNNL, компания LanzaTech, поставит этанол для подачи в процесс. Запатентованный компанией LanzaTech процесс превращает богатые углеродом отходы и остатки, производимые в таких отраслях, как производство стали, нефтепереработка и химическое производство, а также газы, образующиеся при газификации лесных и сельскохозяйственных отходов и городских отходов, в этанол.

Испытательный реактор будет потреблять этанол, эквивалентный половине сухой тонны биомассы в день. LanzaTech уже расширила масштабы первого поколения технологии PNNL для производства реактивного топлива из этанола и создала новую компанию, LanzaJet, для коммерциализации LanzaJet ™ Alcohol-to-Jet. Текущий проект представляет собой следующий шаг в оптимизации этого процесса при обеспечении дополнительных потоков продуктов из н-бутена.

«PNNL была надежным партнером в разработке технологии производства реактивного этанола, которую дочерняя компания LanzaTech, LanzaJet, использует на нескольких разрабатываемых заводах», - сказала Дженнифер Холмгрен, генеральный директор LanzaTech. «Этанол может поступать из различных экологически чистых источников и, как таковой, становится все более важным сырьем для устойчивого авиационного топлива. Этот проект показывает большие перспективы для альтернативной реакторной технологии, которая может принести пользу на этом ключевом пути декарбонизации авиационного сектора ».

Настраиваемый процесс

С самого начала своих экспериментов команда продолжала совершенствовать процесс. Когда этанол пропускают через твердый катализатор на основе серебра и диоксида циркония, нанесенный на диоксид кремния, он выполняет важные химические реакции, в результате которых этанол превращается либо в н-бутен, либо, с некоторыми изменениями условий реакции, в бутадиен.

Но что еще более важно, после длительных исследований катализатор остается стабильным. В последующем исследовании, исследовательская группа показала, что если катализатор теряет активность, его можно регенерировать с помощью простой процедуры удаления кокса ì твердого покрытия на основе углерода, которое со временем может образовываться. Для увеличения масштаба будет использоваться еще более эффективный обновленный состав катализатора.

«Мы открыли для себя концепцию этой каталитической системы, которая является высокоактивной, селективной и стабильной», - сказала Ванесса Дагл. «Регулируя давление и другие переменные, мы также можем настроить систему на получение либо бутадиена, строительного блока для синтетического пластика или каучука, либо н-бутена, который подходит для производства топлива для реактивных двигателей или таких продуктов, как синтетическая смазка. С момента нашего первоначального открытия другие исследовательские институты также начали изучать этот новый процесс ». 

Помимо Ванессы Дейл и Роберта Дагла, в команду разработчиков катализаторов входили исследователи PNNL Остин Винкельман, Николас Джегерс, Джонни Сааведра-Лопес, Джианжи Ху, Марк Энгельхард, Снеха Ахаде, Либор Коварик, Василлики-Александра Глезаку, Роджер Руссо и Йонг. Также внесла свой вклад старший научный сотрудник Сьюзан Хабас из Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии. Штатные ученые PNNL Уорд Тегротенхейс, Ричард Чжэн и Джонни Сааведра-Лопес внесли свой вклад в развитие микроканальной технологии.

Исследование химического диалога проводилось при поддержке Министерства энергетики США (DOE), Управления энергоэффективности и возобновляемых источников энергии в рамках Консорциума химического катализа для биоэнергетики (ChemCatBio), спонсируемого Управлением биоэнергетических технологий (BETO). ChemCatBio - это научно-исследовательский консорциум под руководством национальных лабораторий Министерства энергетики, который занимается выявлением и преодолением проблем катализа для преобразования биомассы и отходов в топливо, химические вещества и материалы. Расширяющееся государственно-частное партнерство поддерживается DOE-BETO и Фондом инновационных исследований университета штата Орегон.

- Реклама -

Еще от автора

- ЭКСКЛЮЗИВНЫЙ СОДЕРЖАНИЕ -Spot_img
- Реклама -
- Реклама -
- Реклама -Spot_img
- Реклама -

Должен прочитать

Последние статьи

- Реклама -