Een internationale onderzoekssamenwerking heeft een belangrijke stap gezet in de richting van de commercieel levensvatbare productie van biobutanol, een alcohol waarvan het sterke potentieel als brandstof voor benzinemotoren het pad zou kunnen effenen voor fossiele brandstoffen.

De belangrijkste doorbraak is de ontwikkeling van een nieuw metaal-organisch raamwerk, of MOF, die biobutanol efficiënt kan scheiden van de bouillon van gefermenteerde biomassa die nodig is voor de productie van de brandstof. De bevindingen zijn vandaag gepubliceerd in de Tijdschrift van de American Chemical Society .

De onderzoekers zijn nu op zoek naar samenwerking met de industrie om te proberen de scheidingsmethode op te schalen met behulp van het nieuwe metaal-organische raamwerk, zegt dat de studie overeenkomt, Kyriakos Stylianou van de Oregon State University.

Als het goed schaalt, het zou een belangrijke mijlpaal kunnen zijn op de weg naar niet-afhankelijkheid van fossiele brandstoffen.

"Biobrandstoffen zijn een duurzaam en hernieuwbaar brandstofalternatief, en biobutanol is onlangs naar voren gekomen als een aantrekkelijke optie in vergelijking met bio-ethanol en biodiesel, " zei Stylianou, een scheikundig onderzoeker in OSU's College of Science. "Maar het scheiden van de fermentatiebouillon was een belangrijk obstakel op de weg naar economisch concurrerende productie."

butanol, ook bekend als butylalcohol, is nauwer verwant aan benzine dan ethanol en kan worden gesynthetiseerd uit aardolie of uit biomassa. Bio-ethanol, ethylalcohol, is een veelgebruikt additief voor biobrandstoffen, maar bevat aanzienlijk minder energie per gallon dan benzine en kan ook schadelijk zijn voor motoronderdelen.

Het proces van het maken van biobutanol staat bekend als ABE-fermentatie - aceton-butanol-ethanol. Het levert een waterige bouillon op die maximaal ongeveer 2% butanol per gewicht bereikt. Vandaar de behoefte aan een scheidingshulpmiddel dat goed kan werken in een waterige omgeving en ook in de aanwezigheid van organische oplosmiddelen, in dit geval aceton, wat een belangrijk ingrediënt is in producten zoals nagellakremover en verfverdunner.

Stylianou en collega's aan universiteiten in Zwitserland, China, het Verenigd Koninkrijk en Spanje hebben een nieuw metaalorganisch raamwerk gesynthetiseerd, op basis van koperionen en carboraan-carboxylaatliganden, bekend als mCB-MOF-1. De MOF kan butanol uit de fermentatiebouillon halen, via adsorptie, met een grotere efficiëntie dan distillatie of een andere bestaande methode.

De MOF is stabiel in organische oplosmiddelen, in heet water, en in zowel zure als basische waterige oplossingen.

"Biobrandstoffen kunnen de energiezekerheid en -voorziening vergroten en kunnen ook een groot deel uitmaken van een energieplan dat daadwerkelijk koolstof opvangt en opslaat, die enorm zou zijn om de doelstellingen voor de bestrijding van klimaatverandering te halen, " zei Stylianou. "Biobutanol is om verschillende redenen beter dan bio-ethanol, inclusief dat het bijna net zo energierijk is als benzine en goed mengt met benzine. En biobutanol kan mogelijk ook synthetische butanol vervangen als essentiële voorloper voor een reeks industriële chemicaliën."