生物丁醇研究取得突破进展,缘于新型金属有机骨架

一项国际研究合作朝着生物丁醇的商业可行生产迈出了重要一步,生物丁醇作为汽油动力发动机的燃料具有强大的潜力,可以为摆脱化石燃料铺平道路。关键的突破是开发了一种新型的金属有机骨架(MOF),该骨架可以有效地将生物丁醇与燃料生产所需的发酵生物质分离。

该图描述了生物丁醇的分离方法。图片来源:俄勒冈州立大学

研究背景

OSU理学院的化学研究员Stylianou说:“生物燃料是一种可持续的可再生燃料替代品,与生物乙醇和生物柴油相比,生物丁醇最近已成为一种有吸引力的选择。” “但是将其与发酵液分离一直是经济上具有竞争力的制造方式的重大障碍。”

丁醇(也称为丁醇)与汽油的关系比乙醇更紧密,可以由石油合成或由生物质制成。生物乙醇(乙醇)是一种常见的生物燃料添加剂,但每加仑所含能量却比汽油少得多,并且也可能对发动机部件有害。

生物丁醇分离方法

产生生物丁醇的过程称为ABE发酵-丙酮-丁醇-乙醇,它产生一种含水的汤,按重量计丁醇含量最高约为2%。因此,需要一种分离工具,该分离工具在水性环境中以及在有机溶剂(在这种情况下是丙酮)的存在下也能很好地工作,丙酮是指甲油去除剂和油漆稀释剂等产品中的关键成分。

瑞士、中国、英国和西班牙的大学的Stylianou及其同事基于铜离子和碳硼烷-羧酸盐配体(称为mCB-MOF-1)合成了一种新颖的金属有机骨架。与蒸馏或任何其他现有方法相比,MOF可以通过吸附从发酵液中提取丁醇,效率更高。

MOF在有机溶剂,热水以及酸性和碱性水溶液中均稳定。

重大意义

施蒂利亚努说:“生物燃料可以增强能源安全和供应,并且可以成为能源计划的重要组成部分,该计划实际上可以捕获和储存碳,这对于实现应对气候变化的目标来说将是巨大的。”

“由于多种原因,生物丁醇比生物乙醇更好,包括与汽油一样的能量密度,并且与汽油充分混合。生物丁醇还可能取代合成丁醇,成为一系列工业化学品的重要前体。”俄勒冈州立大学的Kyriakos Stylianou说。

研究人员现在正在寻找与业界合作的尝试,以使用新的金属有机框架扩大分离方法。如果扩展得当,这可能是不依赖化石燃料的道路上的重要里程碑。

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