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生物质能 化腐朽为神奇

日期:2021-09-10    来源:大连日报

国际新能源网

2021
09/10
11:18
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关键词: 生物燃料技术 生物质资源 生物天然气

每年金秋时节,一望无垠的原野上满眼是黄澄澄的丰收景象,如何处理堆积如山的秸秆成了令人头痛的难题,因为从前放一把火一烧了之的简单做法现在已经是行不通了。现代科学研究发现,利用化学催化的方法或生物工程技术,能够把秸秆等生物质资源转化成重要的化工产品(例如乙二醇)和各种燃料(例如生物天然气、航空煤油、燃料乙醇等),为秸秆问题提供很好的解决方案。不仅如此,其他富含有机碳资源的农林废弃物、畜牧业,甚至是城市生活垃圾同样也可以被有效地转化。究竟科学家们是怎样做到化腐朽为神奇呢?其中的奥秘就在于,他们发明了对生物质分子中的化学键具有精准剪裁功能的催化剂,并且还驯化出了一大批勤劳能干、不挑食的微生物。

催化剂:一把分子尺度的化学剪刀

秸秆的主要成分是纤维素(~50%)、半纤维素(~20%)和木质素(~20%),以及少量的水溶性成分和灰分。大连化物所张涛院士研究团队发明制造了这样一把小到分子尺度(纳米级,10-9米)并且能精准剪裁C-C键的化学剪刀——钨基催化剂。在钨基催化剂的作用下,秸秆中富含的糖分子的C-C键被高选择性切断,从而获得了60%以上的乙二醇收率,开辟了生物质化学转化的新路线。

除了乙二醇之外,利用催化的方法,经过一系列复杂的化学转化过程,将生物质打碎,之后按照需要的分子构型再拼接起来,就能够生产天上飞机用的航空煤油,或者其他重要的化学产品。

微生物:勤劳能干的“孺子牛”

除了化学催化的方法之外,人们还可以通过驯化或基因工程制造新的微生物,用于生物质转化。微生物在生长过程中,能够将富含有机碳的生物质垃圾当做美食吃掉,经过消化吸收新陈代谢之后,就能够在体内长出油脂、酿出酒精,或者排放出可以作为燃料的生物燃气——甲烷,不仅消灭了垃圾,同时产出了清洁、可再生生物燃料。这绝对是一群甘于奉献的“孺子牛”,“吃的是草”,奉献的是清洁能源。

生物燃料技术对解决环境问题、提供可再生能源、促进循环经济都具有重要影响,因此受到世界各国的高度重视。以生物燃气为例,目前,德国是世界上沼气工程数最多的国家,瑞典是沼气提纯用燃气最好的国家。在我国,经过科学家们的不懈努力,生物燃气技术水平已经与发达国家接近,甚至部分技术处于领先地位。随着我国生物工程技术的不断发展与成熟,将会有越来越多的微生物清洁能源工厂出现并造福于社会。

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