Химические очистительные заводы сильны в преобразовании нефти в бензин и стандартные блоки пластмасс и других товаров народного потребления. Но когда дело доходит до стабильных исходных материалов, таких как щепа, стебли кукурузы или другое растение «биомасса», очистительные заводы слишком неэффективны для создания процесса коммерчески жизнеспособным. Исследователи теперь дали той эффективности основное повышение, возможно достаточно одного, чтобы позволить нам оставлять нефть.Существует много способов преобразовать биомассу в полезное топливо и химикаты.
Но у каждого есть недостатки. Дрожжи и другие микроорганизмы могут ферментировать сахар растения в этанол, добавку бензина. Но только умеренные суммы этанола могут быть добавлены к бензину, не требуя модификаций двигателя. Морские водоросли с готовностью производят бионефть, но технология остается дорогостоящей, и требует, чтобы слишком много земли и пресной воды оказали влияние на рынок.
Третий маршрут, известный как пиролиз, сушившее тепло и измельченная биомасса к приблизительно 550? C в истощенной кислородом камере (таким образом, биомасса не горит), производя смесь газов, жидкостей и серого, богатого углеродом тела, названного коксом.
Когда газы охлаждают и уплотняют, они объединяются с жидкостями для формирования смеси нефти. Эта нефть является дешевой: Это стоит только 1$ для создания нефти через пиролиз, имеющий то же энергетическое содержание как галлон бензина. Но они должны быть далее расколоты в меньшие углеводороды, прежде чем они подойдут для промышленного использования.
Кроме того, обогащенные кислородом кислоты в нефти делают его коррозийным, таким образом, это не может использоваться в стандартных двигателях и контейнерах для захоронения отходов.Инженеры работали для занятия этими проблемами с нефтью пиролиза путем добавления второго шага лечения, где нефть реагирует с водородом по катализаторам, названным цеолитами. Водород заменяет кислород в кислотах и другие составы в бионефти и делает их менее коррозийными, и цеолиты ломают большие углеводороды в составы, такие как толуол и бензол, которые являются обычно используемыми стандартными блоками для большого количества промышленных химикатов. Проблема состоит в том, что кокс и другие сущности, сделанные пиролизом, могут засорить цеолиты.
Только 20% нефти пиролиза преобразовываются в полезные химикаты. Большинство из остальных завершает как кокс, моноксид углерода и двуокись углерода.В надежде на повышение эффективности Джордж Хубер, инженер-химик в Массачусетском университете, Амхерст и коллеги проверил несколько комбинаций цеолитов (сотни известны), и условия реакции, и нашел одного безусловного победителя. Они разделяют второй шаг лечения в два.
Во-первых, они реагировали своя нефть пиролиза с водородом по катализатору рутения и платины, раздевшему большую часть кислорода от кислот и добавившему водород. Это сделало соединение стабильных составов, которые, менее вероятно, сформируют кокс, когда они были обработаны на втором шаге по цеолитам. Это также позволило цеолитам преобразовывать 60% более длинных углеводородных цепей в пять ключевых химических исходных материалов: бензол, толуол, ксилол, пропилен и этилен. Вместе, эти составы представляют пять из семи ключевых исходных материалов (другие – метанол и с 1,3 бутадиенами), которые формируют основание $400 миллиардов в год нефтехимическая промышленность.
Процесс может также быть скроен для производства большего количества отдельных химических стандартных блоков, которые в будущем могли позволить химическим компаниям производить самые ценные стандартные блоки в любой момент времени, отчеты бригады в выпуске 26 ноября Науки.Роберт Браун, направляющий Институт Биоэкономики на Университет штата Айова, Эймса, говорит, что новая работа примечательна, потому что химические компании имеют много десятилетий опыта в использовании тепла и катализаторов для преобразования нефти в большое разнообразие товарных химикатов. «Существует понятие, что термохимическая обработка является зрелой технологией», с небольшой комнатой для улучшений, говорит Браун. «Работа Хубера демонстрирует, что существует потенциал для многих трансгрессий», поскольку технология применяется к биомассе, говорит он.
Хубер говорит, что создал пусковую компанию, Anellotech, планирующий коммерциализировать технологию, сначала с маленькой опытной установкой, сопровождаемой коммерческим демонстрационным средством.