新型生物燃料或可用於普通柴油發動機

需要專門設計的發動機才能執行生物柴油是該技術發展的阻礙

據科學家稱,一種新的生物柴油提煉方法使其可以在標準的柴油汽車發動機中使用,這可能有助於擴大可再生燃料的使用範圍。

由植物材料製成的生物柴油可以提供一種比目前使用的化石燃料衍生柴油,或稱石油柴油更環保的替代品。在歐盟(EU),商業柴油已經必須包含至少7%的生物柴油。

但是,這些燃料的分子組成意味著它們的沸點與石油柴油不同,這意味著只有專門設計的發動機才能使用純生物柴油或含有大量生物柴油的混合燃料。[十大新興環保技術]


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現在,德國的科學家們找到了一種方法,可以將植物來源的化學物質轉化為符合歐洲標準化委員會制定的EN 590標準(歐盟銷售的商業柴油)的沸點要求的生物柴油。

領導這項研究的波鴻魯爾大學有機化學教授盧卡斯·古森表示,他的動機來自幾年前在盧安達一家生物柴油廠的一次旅行。他說,問題在於,由於缺乏資金,只有一輛公共汽車被改裝成使用這種燃料。

他對《生命科學》表示:“如果你要使用生物燃料,你需要可以利用的現有基礎設施。否則,這對大多數國家和社會來說都是負擔不起的。這必須是出發點。”

傳統的生物柴油無法在標準柴油發動機中工作的原因是,其組成分子中約95%的長度相同,因此沸點大致相同。

相比之下,石油柴油是由不同長度和結構且沸點不同的碳氫化合物混合物組成的,這使得石油柴油具有更廣泛的沸點範圍。重要的是,這些是現代汽車設計所針對的沸點特性。

古森說:“所有發動機都是專門為適應這種燃料而製造的。柴油燃料和柴油發動機是共同發展的。”

目前有一些工藝可以將植物油轉化為適用於標準柴油發動機的生物燃料,但很大一部分燃料被用於進行提煉。古森和他的同事們決定找到一種利用催化劑(加速化學反應的物質)的方法,在低溫下,使用極少的能量來做同樣的事情。

在今天(6月16日)線上發表在《科學進展》雜誌上的一篇論文中,他們報告說,透過結合使用三種催化劑,他們能夠將菜籽油甲酯(RME,一種常用的生物燃料原料)和乙烯混合成一種具有與石油柴油相同沸點曲線的燃料。乙烯是一種豐富的碳氫化合物,可以從植物來源的乙醇或頁岩氣中生成。

為了證明其作為汽車燃料的潛力,研究人員製造了一個柴油汽車模型,並使用生物柴油來驅動它。不過,該燃料離商業化還很遙遠;第一批燃料的生產成本超過每夸脫1125美元。[超級高鐵、噴氣揹包及更多:9個未來交通理念]

古森說,當前工藝的主要問題是使用昂貴且壽命短的催化劑,目的是生產少量高價值的化學產品。他補充說,找到適合商業生產的更便宜,更耐用的替代品將是一個巨大的挑戰,設計有效的高通量工業工藝也將如此。

但是古森說,生物柴油更廣泛使用的最大障礙之一是它與標準發動機的不相容性。但他的新研究表明,這一挑戰可以克服。

他說:“這個沸點似乎是一個完全不可逾越的障礙。現在,我們說的是,‘我們如何才能製造出一種能夠更便宜地完成這項工作的催化劑?’這與‘我們如何才能從生物柴油中得到可以放入汽車的東西?’是完全不同的問題。”

英國布里斯托大學催化教授鄧肯·沃斯表示,迫切需要找到可以“直接替代”當前化石燃料的可持續燃料。

他說,使用便宜且豐富的新增劑(如乙烯)來轉化生物燃料是很有道理的,但他同意研究作者的觀點,即當前的催化劑不適合該目的,並且找到合適的替代品將很困難。

沃斯告訴《生命科學》說:“很難找到一種簡單、便宜、壽命長的多相催化劑,可以達到與這些非常複雜的系統相同的結果。”

他還補充說,在對該工藝和產品進行完整的生命週期分析之前,現在將該技術標記為“可持續”還為時過早。

《生命科學》上的原文

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Edd Gent is a British freelance science writer living in India.

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