美國科學家的一項最新研究，在生物質能轉化為燃料能源上邁出了重要一步。他們找到一種有效的方法，成功地讓柳枝稷、白楊樹等植物的木質纖維素（即固態生物質能）轉化為“綠色汽油”。該研究成果有助于掃清綠色汽油市場化的關鍵障礙。相關論文將以封面文章的形式發表在第1卷第5期的《化學與可持續性、能源與材料》（Chemistry & Sustainability, Energy & Materials，簡稱ChemSusChem）上，這是一本2008年新發行的化學領域學術期刊。

 

領導該項研究的是美國馬薩諸塞大學Amherst分校（University of Massachusetts-Amherst）的化學工程師George Huber，他與研究生Torren Carlson、Tushar Vispute聲稱，這是首次實現植物纖維素到汽油組分的直接轉變。

 

Huber表示，“未來的生物燃料在化學組成上十分接近于現在的柴油，而化學工程師們所面臨的挑戰就是在適合現有基礎設施的條件下，找到用生物質能高效生產液體燃料的方法。”

 

新方法的關鍵就是：在一種名為ZSM5的固體催化劑存在條件下，快速加熱纖維素使其分解。催化劑的作用在于加速反應過程，減少原材料的不必要消耗。而后又快速冷卻生成的產物，從而制造出一種液體，其中包含多種汽油成分。

研究人員證實，整個反應過程可以在兩分鐘內完成，而所需要的熱能也相對比較適度。僅這一步就能形成四分之一的汽油組成物質，如萘和甲苯。這些液體可以被進一步加工，形成汽油的其他組分，或者干脆作為辛烷汽油的混合物。

 

支持該項研究的NSF催化與生物催化項目主任John Regalbuto表示，“綠色汽油由于可以用在現有的發動機上，而且不會招致相應的經濟損失，因此相比生物乙醇而言，它是另一種有吸引力的替代能源。從理論上而言，綠色汽油比生物乙醇的生產需要的能量要少得多，相應的碳足跡（carbon footprint，產品生命周期中總的溫室氣體排放量）和生產成本也要更低。”Regalbuto補充道，“以柳枝稷、白楊樹作為能源作物和纖維素來源，也解決了最近一些科學家提出的作物乙醇和大豆柴油的全周期溫室氣體問題（參見更多閱讀）。”

 

實際上，不止高校和學術科研機構在努力，全世界大大小小的能源公司都在積極設計各種方法，利用生物質能生產燃料。Regalbuto認為，Huber此次的方法處于新型綠色汽油范式研究的最前沿。這不僅因為該轉化過程能以簡潔的方式在短時間內處理大量的生物質原料，同時它基本上不需要任何外部能量。Regalbuto說，“事實上，該過程釋放的額外能量還可以用來發電，因此如果善加處理，甚至不會有任何碳足跡。”

 

Huber等人目前正致力于弄清該過程的化學機制，并為這一單步技術設計出新的催化劑和反應器，從而加速綠色汽油的商業化過程。（科學網 任霄鵬/編譯）

 

（《化學與可持續性、能源與材料》（ChemSusChem），10.1002/cssc.200800018，Torren R. Carlson, Tushar P. Vispute, George W. Huber）