science >> Wetenschap >  >> Chemie

Productie van drop-in brandstof uit biomassa door microbiële en elektrochemische conversie

Onderzoekers hebben aangetoond dat de combinatie van microbiële en elektrochemische omzetting van biomassa waardevolle producten kan opleveren. Credit:UFZ / André Künzelmannn

Onderzoekers van Helmholtz Centrum voor Milieuonderzoek (UFZ), de Universiteit van Tübingen, Cornell universiteit, en Deutsche Biomasseforschungszentrum (DBFZ) hebben aangetoond dat de combinatie van microbiële en elektrochemische omzetting van biomassa waardevolle producten kan opleveren. Voor het voorbeeld van maïsbier en maïskuilvoer hebben ze energierijke alkanen gekregen met dieselbrandstofachtige eigenschappen met een hoge koolstof- en energetische opbrengst. Hun werk is gepubliceerd in Energie en milieuwetenschappen .

Technologieën die het behoud van schaarse fossiele hulpbronnen mogelijk maken, zullen de weg vrijmaken voor de zekerheid van hulpbronnen. De twee belangrijkste factoren die bijdragen aan een duurzame toekomstige industrie zijn de bron van elektrische energie en de koolstofgrondstof. Eerst, de elektriciteitsproductie op basis van hernieuwbare bronnen, zoals wind- en zonne-energie, wordt gepromoot. Tweede, hernieuwbare grondstoffen en afvalstromen worden beschouwd als waardevolle voorlopers voor de productie van grondstoffen en brandstoffen. Een brug slaan tussen beide factoren betekent het koppelen van de omzetting van elektrische energie – vooral van lokale piekproducties – aan chemische energiedragers en commodities. Onderzoekers in een consortium onder leiding van dr. Falk Harnisch van het UFZ laten zien dat deze brug gebouwd kan worden.

"Het gebruik van gecombineerde microbiële en elektrochemische conversies kan leiden tot faciliteiten die we kunnen noemen als een bio-elektroraffinaderij. bio-elektroraffinaderijen integreren biomassaconversieprocessen en apparatuur om brandstoffen te produceren, stroom, en chemicaliën uit biomassa, en zijn gebaseerd op de combinatie van microbiële en elektrochemische conversies", zegt Harnisch. In een onderzoekspaper wordt een proof of concept gegeven dat biomassa kan worden omgezet in chemicaliën met brandstofachtige eigenschappen. De studie bereikte al een opbrengst van 50% bij het beschouwen van de volledige proceslijn en het gebruik van maïsbier als grondstof. "In dit onderzoek werd maïsbier gebruikt, een waardevolle biomassastroom" Prof. Dr. Lars Angenent van de Universiteit van Tübingen, die co-auteur was van deze studie, voegt toe en benadrukt verder dat "in andere studies we maïsbier al hebben vervangen door echte afvalstromen voor de productie van het intermediaire carboxylaat om koolstof terugwinning uit afval.” Falk Harnisch benadrukte dat dit onderzoek slechts een eerste stap zal zijn. “We hebben nu de haalbaarheid van een dergelijke proceslijn op laboratoriumschaal aangetoond. De uitdaging is om elke afzonderlijke processtap te verbeteren en op te schalen om realisatie op technische schaal mogelijk te maken. Of dit specifieke proces uiteindelijk economisch haalbaar kan zijn, zal ook een kwestie zijn van de politieke framing. Ik zie in ieder geval een groot potentieel voor proceslijnen om andere producten te krijgen, gebruik verschillende grondstoffen enz. bij het benutten van de kracht van gecombineerde microbiële en elektrochemische conversies." Lars Angenent, beurtelings, samenvattingen dat er misschien een nog belangrijker aspect van deze studie is. De producten van de continue microbiële conversie kunnen snel worden omgezet in een echte brandstof met de intermitterende en veel snellere elektrochemische conversie. In tijden van overschot aan elektriciteit fungeert deze brandstof dan als elektriciteitsopslag.

Proceslijn van de voorgestelde gecombineerde microbiële elektrochemische conversie om drop-in brandstof uit biomassa op te leveren. Krediet:UFZ / Carolin Urban und Falk Harnisch