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关于制造生物燃料最佳途径的研究

核心提示:除了通过直接采集太阳光的方法来制造燃料,我们还有别的途径利用太阳能吗?先让植物把太阳能储存起来,然后我们再将植物变为燃料,这个主意怎么样?生物燃料(biofuel),例如用谷物制得的乙醇,或者由各种种子制成的生物柴油(biodiesel),都已经在能源市场上占得一席之地。

  【中国生物产业网www.cnbioindustry.cn】2012年10月17日讯  除了通过直接采集太阳光的方法来制造燃料,我们还有别的途径利用太阳能吗?先让植物把太阳能储存起来,然后我们再将植物变为燃料,这个主意怎么样?生物燃料(biofuel),例如用谷物制得的乙醇,或者由各种种子制成的生物柴油(biodiesel),都已经在能源市场上占得一席之地。

  但是它们也威胁着粮食供应,尤其是在发展中国家,由于出口生物燃料比出售粮食给本国居民更加赚钱,这有可能加剧粮食危机。现实也让人气馁:要想通过生物燃料来满足现在的原油需求,我们必须征用巨量的耕地。

  因而,将粮食转变为能源,也许并不是最好的办法。一个解决方案就是,利用其他并非那么重要的生物质(biomass)来获取能源。如果用美国每年产生的农业及木料类残渣来制取生物燃料,足够满足一个第三世界国家在交通方面对汽油和柴油的需求。

  将这些低等级的生物质转化为燃料,需要打破坚硬的植物分子,例如木质素(lignin)、纤维素(cellulose),两者都是植物细胞壁的主要成分。化学家已经知道如何做到这些,但现在的方法成本过高,效率低下,因而从经济上讲,还不适合通过这种方法来大量生产生物燃料。

  打破木质素需要面对的调整之一,就是打断它分子结构中氧原子与苯环上碳原子的连接。美国伊利诺伊大学的约翰·哈特维格(John Hartwig)与阿列克塞·塞尔吉福(Alexey Sergeev)最近就完成了这项挑战。他们发现,一种基于镍元素的催化剂能够做到这一步。

  哈特维格指出,即使生物质和别的燃料一样,可以提供非化石燃料的化学原料,但化学家们依然需要从中提取出芳香族化合物(aromatic compounds,即分子结构以苯环为主题的结构)。而木质素就是生物质中潜在的最主要芳香族化合物来源。

  更实际地,这些生物质的转换将越来越多地以最结实的生物质为原料,并将它们转化为液态燃料,这样才能方便快捷地通过管道运输。而液化过程将在作物收割的现场完成。

  催化转化需要原材料极度纯净,这是横亘在化学家面前的一大难题。他们在进行经典的化学合成的时候,很少用到像木材这类非常“肮脏” 的材料。“科学界还没有就所有这些方法的使用达成一致,”哈特维格说。但有一点可以确定,现在有非常多依赖于化学方法的解决方案,尤其是那些找到了合适的催化剂的方法。哈特维格指出:“在几乎所有大规模工业化的化学反应中,都能找到催化剂的踪影。”

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实习编辑:Cassie

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