新研究分析了通过新工艺开发的可持续燃料的可行性

 
由Vertimass开发并位于TechnipFMC的中试反应堆可以扩大将乙醇转化为适合航空，航运和其他重型应用的燃料的过程。 TechnipFMC是美国能源部橡树岭国家实验室开发的一项技术，由Vertimass LLC扩大规模，可以将乙醇转化为适用于航空，航运和其他重型应用的燃料，与传统燃料在价格上具有竞争力，同时又保留了其可持续性优势。根据一项新的分析，生物基乙醇。
ORNL与技术被许可方Vertimass和其他10个机构的研究人员合作，对该过程进行了技术经济和生命周期可持续性分析-将乙醇单步催化转化为碳氢化合物混合料，然后将其添加到喷气，柴油或汽油燃料中，以降低燃料消耗量。温室气体排放。这项新技术称为固结脱水和低聚或CADO。
这项分析发表在《美国国家科学院院刊》上，该分析表明，这种转化湿乙醇蒸气的单步工艺可以生产混合原料，今天的混合原料价格为2美元/千兆焦耳(GJ)，未来将以1.44美元/ GJ的价格进行精炼，包括运营成本和年度资本成本。因此，该混合原料将与以历史高价(约100美元/桶)从石油生产的常规喷气燃料竞争。分析发现，在每桶油60美元的情况下，使用现有的可再生燃料激励措施可以实现价格平价。
这种转化利用了一种称为沸石的催化剂，该催化剂可直接从原始醇(在这种情况下为乙醇)中产生更长的烃链，从而用较少的能源高效地取代了传统的多步法。
ORNL生物质催化研究人员李正龙说：“催化剂的坚固性使得湿乙醇可以直接转化，这大大简化了工艺，降低了乙醇纯化的成本，并使烃类混合原料的生产成本具有竞争力。”该项目的合作者。
尽管这种单步催化在实验室规模上是有效的，但使用商业催化剂配方将Vertimass放大300倍后，Vertimass进行的进一步测试和改进可带来更高的产品产率。研究人员指出，该转化操作可以整合到新的生物燃料工厂中，或者作为螺栓连接技术安装到现有的乙醇工厂中，而所需的资金很少。
先进的生物燃料有望成为清洁燃烧，碳中和的可再生能源。目标是创建可以利用现有管道输送基础设施并可以在现有或先进发动机中使用而不会降低性能的先进液体生物燃料。这种燃料特别吸引人，有助于降低重型发动机的净碳排放量，这些重型发动机例如飞机，轮船和电气化具有挑战性的大型商用车辆的发动机。
在目前的标准下，先进的生物燃料可以与石油衍生的喷气燃料混合，混合比例为20%，而汽油则要更高一些，这要经过认证和验证。
同时，对转化过程进行生命周期分析后发现，其转化过程的温室气体排放特征与送入该过程的乙醇相似。
首席科学官Brian Davison表示：“生物来源的乙醇的可持续性，现在主要由美国的玉米生产，但其中一些现在已经由玉米秸秆制成，并最终由柳枝like等专用生物质原料制成，”代表ORNL的DOE生物能源创新中心(CBI)以及该项目的合作者。 CBI正在为蓬勃发展的生物经济追求具体的研究目标：可持续的生物质原料作物;分解植物并将其转化为特种生物燃料的先进工艺;生物加工后由木质素残留物制成的有价值的生物产品，包括化学原料。
ORNL能源与环境科学副实验室主任Moe Khaleel表示：“我们的科学家不断突破为清洁能源带来突破的可能性的界限。” “乙醇转化为碳氢化合物混合原料的过程利用了丰富的国内能源资源，同时支持了蓬勃发展的美国生物经济的发展。”
该论文指出，Vertimass对原始实验室规模工艺的改进包括开发更廉价形式的催化剂，以及使液态燃料的产率提高一倍以上。
该论文详细介绍了精炼方法以及Argonne国家实验室，国家可再生能源实验室，Vertimass和ORNL与达特茅斯，联邦航空管理局，波音，宾夕法尼亚州立大学，加利福尼亚大学河滨分校，帝国理工学院合作进行的分析结果 伦敦大学，巴西生物乙醇科学与技术实验室以及巴西能源与材料研究中心。
达特茅斯学院的李·林德教授说：“这项研究表明，乙醇不仅是汽车的宝贵燃料，而且可以成为可持续生产航空旅行和重型车辆的低成本燃料的有效中间体。” 并在研究上是通讯作者。 “这里显示的生物和催化技术的整合反映了这种混合系统的力量。”