Международное научно-исследовательское сотрудничество сделало важный шаг на пути к коммерчески жизнеспособному производству биобутанола, спирта, обладающего сильным потенциалом в качестве топлива для бензиновых двигателей. может проложить путь подальше от ископаемого топлива.
Ключевым достижением является разработка нового металлоорганического каркаса, или MOF, который может эффективно отделить биобутанол из бульона ферментированной биомассы, необходимой для производства топлива. Результаты были опубликованы сегодня в Журнале Американского химического общества .
В настоящее время исследователи стремятся к партнерству с промышленностью, чтобы попытаться расширить метод разделения с использованием Новый металлический органический каркас, говорит корреспондент исследования, Кириакос Стилиану из Орегонского государственного университета.
Если это хорошо масштабируется, это может стать важной вехой на пути к отказу от использования ископаемого топлива.
«Биотопливо является альтернативой устойчивого и возобновляемого топлива, и биобутанол недавно стал привлекательным вариантом по сравнению с биоэтанолом и биодизелем», – сказал Стилиану, исследователь химии в Научном колледже ОГУ. «Но отделение его от ферментационного бульона стало существенным препятствием на пути к экономически конкурентоспособному производству».
Бутанол, также известный как бутиловый спирт, более тесно связан с бензином, чем этанол, и его можно синтезировать из нефти или из биомассы. Биоэтанол, этиловый спирт, является обычной присадкой к биотопливу, но содержит значительно меньше энергии на галлон, чем бензин, и может также быть вредным для компонентов двигателя.
Процесс создания биобутанола известен как ферментация ABE – ацетон-бутанол-этанол. В результате получается водянистый бульон, который составляет около 2% по массе бутанола. Отсюда необходимость в инструменте для разделения, который может хорошо работать в водной среде, а также в присутствии органических растворителей, в данном случае ацетона, который является ключевым ингредиентом в таких продуктах, как жидкость для снятия лака и разбавитель краски.
Стилиану и его коллеги из университетов в Швейцарии, Китае, Великобритании и Испании синтезировали новый металлорганический каркас на основе меди ионы и карборанкарбоксилатные лиганды, известные как mCB-MOF-1. MOF может извлекать бутанол из ферментационного бульона посредством адсорбции с большей эффективностью, чем дистилляция или любой другой существующий метод.
MOF стабилен в органических растворителях, в горячей воде, а также в кислых и основных водных растворах.
«Биотопливо может повысить энергетическую безопасность и энергоснабжение, а также может стать важной частью энергетического плана, который фактически собирает и хранит углерод, который будет иметь огромное значение для достижения целей по борьбе с изменением климата», – сказал Стилиану. «Биобутанол лучше биоэтанола по ряду причин, включая то, что он почти такой же энергоемкий, как бензин, и хорошо смешивается с бензином. А биобутанол также может потенциально заменить синтетический бутанол в качестве важного прекурсора для ряда промышленных химикатов».