Nowy katalizator syntezy biopaliw z biomasy

Nowy katalizator syntezy biopaliw z biomasy

W USA opracowano nowy katalizator syntezy biopaliw z biomasy oparty na nanocząstkach metalu oraz nanorurkach węglowych pozwalający na prowadzenie sprawnych reakcji na granicy fazy olejowej i wodnej „Bio-oleju”.

Bio-olej powstaje w wyniku poddania pirolizie biomasy powstającej podczas działalności np. gospodarstw rolnych, zakładów celulozowo-papierniczych. W wyniku reakcji pirolizy (ogrzewania w wysokich temperaturach, bez udziału tlenu) powstaje bio-olej oraz produkty uboczne – gazy oraz węgiel drzewny W przypadku gdy drewno jest poddawane procesowi szybkiej pirolizy Bio-olej stanowi 70% masy produktów reakcji.

Tak powstały bio-olej wymaga przeprowadzenia reakcji odtleniania, dzięki czemu może być mieszany z konwencjonalnymi paliwami. Reakcja ta jest trudna do przeprowadzenia, ponieważ bio-olej oprócz cząsteczek oleju zawiera duże ilości cząsteczek wody, które stanowią osobną fazę. Część z cząsteczek bio-oleju ma małe rozmiary i znajduje się w fazie wodnej. W wyniku tego reakcja musi być prowadzona w emulsji.

Daniel Resasco, naukowiec z University of Oklahoma rozwiązał problem 2-fazowej mieszaniny bio-oleju poprzez zastosowanie katalizatora na bazie nanocząstek tlenku magnezu (MgO) oraz nanorurek węglowych. Cząstki tlenku magnezu są hydrofilowe i w mieszaninie biooleju zorientowane w kierunku wody, podczas gdy nanoruruki są hydrofobowe i skierowane ku fazie olejowej. Na hydrofilowym końcu katalizatora można umieścić katalizator kondensacji wiązań węgiel-węgiel. Dzięki czemu małe cząsteczki bio-oleju wraz z postępem reakcji zwiększają swój rozmiar i stopniowo migrują do fazy olejowej. Dodatkowo w strukturze katalizatora umieszczone są nanocząstki palladu, które pozwalają na reakcje odtleniania bio-oleju. Cząstki te są w fazie stałej i w łatwy sposób mogą być odfiltrowane i ponownie wprowadzone do środowiska reakcji po skończonym cyklu.

W opinii Roberta Brona specjalisty biopaliw z Iowa State University, opracowany katalizator stanowi znaczny postęp w procesie otrzymywania węglowodorów z biomasy, jednak prace badawcze są na razie w bardzo wczesnym stadium i nie wiadomo, jak katalizator zachowa się w przypadku produkcji na skalę przemysłową. Istotne znaczenie może mieć obecność zanieczyszczeń zawartych w biooleju, które mogą być szkodliwe dla aktywności cząstek katalizatora.

(pj)