前沿科技之天然气制备廉价生物燃料
在某些方面,这个工艺类似炼油用的工艺。维棱特公司证明,可以用它生产汽油、柴油和喷气燃料,公司日产100升的汽油试点工厂在生产燃料,这些燃料可用于一级方程式赛车(Formula 1)。就像许多其他生物燃料公司一样,维棱特公司的第一种大批量产品可能完全不是燃料。公司最近宣布了一项开发协议,要与可口可乐生产一种化学品,用于制造塑料饮料瓶,而且希望为此在2015年建设一所工厂。
这家公司的技术解决了一个大的挑战,可制备先进的生物燃料。这就是制备碳氢燃料,采用草时,需要分解长长的纤维素分子,这些分子构成大部分原料。分解这些生物质是昂贵的,通常需要采用酶,会产生糖,或者是采用高温和高压,使它变成一氧化碳和氢气。维棱特公司的工艺只产生中等大小的分子,称为低聚物(oligomers),需要较少的加工。其核心技术是一种方法,可以把这些低聚物转化为燃料。
制备碳氢化合物采用生物质,需要先去除氧气。维棱特公司也开发了无机催化剂,可以去除大部分氧气,就从它产生的分子中去除。然后,运用一系列化学反应,去除剩余的氧气,重新组合分子,使具备需要的属性,以制备汽油等燃料,或制备化学品,再制成塑料瓶。
关键的问题是,制备碳氢化合物,采用草和其它纤维素原料,就是它们没有相同的氢碳原子比例,不同于石油制成的燃料和化学品;它们有太多的碳。要使比例恰当,你可以去掉多余的碳,或添加氢,这要采用外部原料,如天然气。决定哪种方法更明智,就归结到经济学。这些天来,天然气价格便宜,兰迪 科特赖特(Randy Cortright)说,他是维棱特公司创始人和首席技术官,所以,更便宜的是使用天然气,而且要利用生物质的全部碳原子,制备燃料。
补充生物质采用氢,氢来自天然气,这也意味着需要较少的土地,就可生产生物燃料。但它有一个缺点,会释放二氧化碳。然而,科特赖特说,使用较少土地的环境效益,可抵消这些排放。
这家公司仍需要几年时间,才可进行大规模商业化生产。剩下的一个技术障碍,就是公司所用催化剂的耐久性。使用生物质催化剂是特别困难的,因为硫和其他污染物在生物质中会毒化催化剂,所以它们必须更换,而且要相对频繁。“催化剂的寿命始终是重要的。它能用多久,你如何维持?这都必须解决,”苏珊 琼斯(Susanne Jones)说,他是太平洋西北国家实验室(Pacific Northwest National Laboratory)的高级研究工程师。
科特赖特说,维棱特公司正在开发催化剂,这些催化剂更兼容杂质,在生物质中以及纯化步骤中都是这样。他说,总体而言,这项工艺现在“差不多可竞争过原油,”假设生物质价格合理的话。
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