Високоенергетичне паливо можна отримати з рослин
Розроблено процес, що дозволяє отримати авіапальне високої енергетичної ємності з рослинних відходів. Каталітична переробка гамма-валеролактону є ключем до майбутніх польотів та заміни природного вуглеводневого палива на відновне.
Світло без РАВ ЄЕС
Біологічне паливо — один із основних трендів останнього часу, поряд із «зеленою хімією» та глобальним потеплінням. Вчені змагаються між собою в розробці найбільш ефективних методів переробки рослинної сировини як джерела енергії, що заповнюється, і найменш енерговитратних методів виділення палива з ферментаційних сумішей.
Група інженерів з університету Вісконсіна оголосила про розробку високоефективного та нешкідливого для навколишнього середовища методу селективної переробки гамма-валеролактону (лактону валеріанової кислоти), що отримується з біомаси, у хімічний еквівалент авіапалива. Роботу дослідників публікуєScience.
Розроблена методика дозволяє витягти з вихідної біомаси до 95% енергії та не потребує великих кількостей водню.
Сеча, а не бензин
Група дослідників, які повідомили про це відкриття, спеціалізується на переробці целюлозної біомаси на транспортні палива. Однак до цього в їх методиках був великий недолік: одержувані цукру розщеплювалися до левулінової (4-оксовалеріанової) та мурашиної кислот. Існуючі методики не дозволяли переробляти ці сполуки на корисні палива. Піти утворення цих «тупикових» продуктів ніяк не вдавалося, тому технологи розробили принципово новий підхід до розкладання вуглеводів. Замість того, щоб намагатися змінити його механізм, вони зосередилися на можливих методах конверсії левулінової та мурашиної кислот.синтетичними та каталітичними методами.
Вченим вдалося підібрати металевий каталізатор, у присутності якого левулінова та мурашина кислота утворюють гамма-валеролактон. Зараз він виробляється у невеликих кількостях як рослинна добавка до продуктів харчування та парфумерії.
України вистачить на весь світ
На наступному етапі було розроблено лабораторне обладнання, яке за допомогою стабільного у звичайних умовах та недорогого каталізатора переробляє водні розчини гамма-валеролактону в авіапаливо через двостадійний процес.
На першому етапі гамма-валеролактон розщеплюється на бутен та вуглекислий газ.
На другому етапі з бутену одержують алкенові олігомери.
Перина для водню
Автори методики стверджують, що її використання можливе у промислових масштабах і не потребує особливо складного обладнання чи каталізаторів.
Про актуальність дослідження говорить те, що досі з біомаси найчастіше отримують лише етанол та інші нижчі спирти. Вони у великих обсягах можуть додаватися в бензин, не змінюючи властивостей та переваг автомобільного палива, проте зовсім не можуть використовуватися як авіапаливо через низьку енергоємність. Крім того, і для автомобілів спирти можуть бути лише добавкою до алканового (вуглеводневого) палива.
А ось вуглеводні, що виробляються з гамма-валеролактону, практично еквівалентні використовуваним у сучасній інфраструктурі (з тією різницею, що алкани – вуглеводні насиченого ряду, а алкени – ненасиченого, і для отримання алканів їх потрібно гідрувати).
Досі найбільшу проблему для впровадження нового палива становила висока ціна гамма-валеролактону, оскільки методики його отримання були дорогими та недосконалими.Тепер вчені працюють над створенням більш ефективних і простих методик його промислового виробітку. В якості сировини для отримання даного ефіру розглядаються такі біологічні об'єкти, як деревина, стебла та листя кукурудзи, прутоподібне просо та інша нехарчова біомаса.