Když řeknete „biopaliva“, tak si mnoho lidí představí etanol z obilí a bionaftu z řepky. Ale je tu taky jiná a starší technologie výroby založená na zplynování. Ano, začíná to čímsi podobným výrobě dřevoplynu, na který se u nás jezdilo už za druhé světové války. Na tomto principu je založena první fáze technologie výroby lihu, vyvinutá vědci z Ames Laboratory na US Department of Energy a Iowa State University. Ames Laboratory laboratoří v U.S. Department of Energy Office of Science pracující pro DOE na Iowa State University. Laboratoř vede výzkum v různých oblastech národního zájmu, a to včetně syntézy a studia nových materiálů, energetických zdrojů, návrhů vysokorychlostních počítačů, čištění a obnovy životního prostředí.
Kombinací zplynování s „high-tech“ pórovitými katalyzátory z nanočástic doufají ve vytvoření etanolu z rozličné biomasy, včetně možnosti dalšího zpracování obilných zbytků po klasické výrobě etanolu, trávy, dřevní celulózy, zvířecích odpadů a kuchyňských zbytků.
Zplynování je proces, který mění uhlíkaté základní látky za vysoké teploty a tlaku v kyslíkové řízené atmosféře na syntetický plyn, pro který mají zkratku syngas. Syngas je tvořen směsí oxidu uhelnatého a vodíku (z více než 85 objemových procent) s menším množstvím oxidu uhličitého a metanu.
Je to v podstatě stejná technologie, která byla používána například k extrakci plynu z uhlí, kterým mnohá města napájela plynové lampy dávno před nástupem elektrických žárovek. Výhodou zplynování v porovnání s fermentačními technologiemi, je, že může být použita v různých aplikacích, včetně procesu tepelné výroby elektrické energie a syntézy chemikálií a paliv ze zemědělských plodin.
Katalyzátor je materiálem, který usnadňuje a urychluje chemickou reakci bez chemických změn samotného katalyzátoru. Studiem chemických reakcí při konverzi syngasu Lin zjistil, že molekuly oxidu uhelnatého, které tvoří základ výroby etanolu, by mohly být „aktivovány“ za přítomnosti katalyzátoru založeného na unikátních strukturálních vlastnostech nanomateriálů.
„Úkolem číslo jedna je zvětšit adsorpční plochu katalyzátoru pro produkci takto „připravených“ molekul CO, tím se zvýší pravděpodobnost vzniku molekul etanolu,“ řekl Lin. „A pokud dokážeme nějakým způsobem zvýšit velikost povrchu katalyzátoru, můžeme tím zajistit dostatečné množství produkovaného etanolu.“
Linova skupina zkoumala použití slitin některých kovů jako katalyzátoru reakce. Ke zvětšení povrchu použili nanočástice katalyzátoru rozptýlené uvnitř struktury mezoporézních nanokuliček, drobounkých, houbě podobných kuliček s tisícovkami kanálků vedoucími v nich. Celkový povrch těchto rozptýlených nanočástic katalyzátoru je zhruba stokrát větší, než kdybyste vzali povrch stejného množství katalyzátoru běžné konstrukce, používajícího větších částic.
Je důležité řídit chemickou tvorbu syngasu. Výzkumníci z Center for Sustainable Environmental Technologies (CSET) na Iowa State University strávili několik let vývojem zplyňovače, zejména zajištěním jeho spolehlivého chodu a tvorby vysokokvalitního syngasu vhodného pro další použití.
„Zplynování jako cesta k výrobě etanolu zasluhuje pozornost, jako atraktivní možnost s kapacitou dosahující podle Federal Renewable Fuel Standard 36 miliard galonů biopaliva,“ řekl Robert Brown, ředitel CSET.
„Velkým přínosem použití syngasu jako prostředku k výrobě etanolu je, že se rozšíří druhy materiálů, které mohou být využity k transformaci na palivo,“ řekl Lin. „Můžete použít odpadní produkty z destilačních procesů nebo jakékoliv další zdroje biomasy, jako je například proso nebo dřevní celulóza. V podstatě jakýkoliv organický materiál může být tímto způsobem přeměněn na syngas. A když už jednou máme syngas, tak ho můžeme změnit na etanol.“ˇ
Zdroj: Ames Laboratory (http://www.external.ameslab.gov/)
Diskuze:
