Wetenschappers in China hebben een proces ontwikkeld om plantaardig afval van landbouw en houtoogst om te zetten in vliegtuigbrandstof met een hoge dichtheid. Hun onderzoek, gepubliceerd op 21 maart in het tijdschrift Joule , kan helpen de CO2-uitstoot van vliegtuigen en raketten te verminderen.

Cellulose, het hoofdbestanddeel van de biobrandstof, is een goedkope, hernieuwbaar, en zeer overvloedig polymeer dat de celwanden van planten vormt. Terwijl ketenalkanen (zoals vertakt octaan, dodecaan, en hexadecaan) zijn eerder afgeleid van cellulose voor gebruik in vliegtuigbrandstof, de onderzoekers geloven dat dit de eerste studie is die complexere polycycloalkaanverbindingen produceert die kunnen worden gebruikt als vliegtuigbrandstof met een hoge dichtheid.

Ning Li, een onderzoekswetenschapper aan het Dalian Institute of Chemical Physics en een auteur van de studie, is van mening dat deze nieuwe biobrandstof een hulpmiddel kan zijn om de luchtvaart "groener te maken".

"Onze biobrandstof is belangrijk voor het verminderen van de CO2-uitstoot omdat deze is afgeleid van biomassa en een hogere dichtheid (of volumetrische warmtewaarden) heeft in vergelijking met conventionele vliegtuigbrandstoffen, " zegt Li. "Zoals we weten, het gebruik van vliegtuigbrandstof met een hoge dichtheid kan het bereik en het laadvermogen van vliegtuigen aanzienlijk vergroten zonder het olievolume in de tank te veranderen."

Om deze biobrandstof te produceren, Li en zijn team ontdekten dat cellulose selectief kan worden omgezet in 2, 5-hexaandion met behulp van de chemische reactie hydrogenolyse. Vervolgens ontwikkelden ze een methode om de verbinding 2 te scheiden, 5-hexaandion door het 5-methylfurfural in hydrogenolyseproduct om te zetten in 2, 5-hexaandion, terwijl je er 2 aanhoudt, 5-hexaandion in het product ongewijzigd. Dit resulteerde in een geïsoleerde koolstofopbrengst van 71% - een stijging van 5% ten opzichte van de productopbrengst in hun oorspronkelijke werk. Eindelijk, ze reageerden waterstof met de 2, 5-hexaandion uit tarwegrascellulose om het eindproduct te verkrijgen:een mengsel van C12- en C18-polycycloalkanen met een laag vriespunt en een dichtheid die ongeveer 10% hoger is dan die van conventionele vliegtuigbrandstoffen. Een groot deel van de magie van biobrandstof ligt in deze hoge dichtheid:het kan worden gebruikt als vervangingsbrandstof voor de groothandel of als additief om de efficiëntie van andere vliegtuigbrandstoffen te verbeteren.

"De vliegtuigen die deze brandstof gebruiken, kunnen verder vliegen en meer vervoeren dan vliegtuigen die conventionele vliegtuigbrandstof gebruiken. die het vluchtnummer kan verlagen en de CO2-uitstoot kan verminderen tijdens het opstijgen (of lanceren) en landen, " zegt Li.

Hoewel de onderzoekers de biobrandstof in dit onderzoek op laboratoriumschaal produceerden, Li en zijn team geloven dat het proces goedkoop, overvloedige cellulosegrondstof, minder productiestappen, en lagere energiekosten en -verbruik betekenen dat het binnenkort klaar is voor commercieel gebruik. Ze voorspellen ook dat het hogere winsten zal opleveren dan de productie van conventionele vliegtuigbrandstof, omdat het lagere kosten vereist om een ​​brandstof met een hogere dichtheid te produceren. Het grootste probleem dat het proces tegenhoudt, is het gebruik van dichloormethaan om cellulose af te breken tot 2, 5-hexaandion; de verbinding wordt traditioneel gebruikt als oplosmiddel in verfafbijtmiddelen en wordt beschouwd als een gevaar voor het milieu en de gezondheid.

"In de toekomst, we gaan verder met het onderzoeken van het milieuvriendelijke en hernieuwbare organische oplosmiddel dat het dichloormethaan kan vervangen dat wordt gebruikt bij de hydrogenolyse van cellulose tot 2, 5-hexaandion, " zegt Li. "Tegelijkertijd, we zullen de toepassing van 2 bestuderen, 5-hexaandion in de synthese van andere brandstoffen en chemicaliën met toegevoegde waarde."