Forskere fremmer biomassetransformationsprocessen

Biomasse kan tjene som en vedvarende kilde til både energi og kulstof. Acetone, n-butanol, og ethanol (ABE) fermenteringsbouillon som en biomasseafledt kilde til brændstoffer og kemikalier har fået stor opmærksomhed i flere årtier. Imidlertid, den rå fermenteringsbouillon indeholder lave koncentrationer af oxygenater, begrænse dens praktiske anvendelser.

Dermed, det er vigtigt at udvikle en højeffektiv vandafvisende katalysator til direkte og selektivt at omdanne rå vandige oxygenatblandinger til værdiskabende kemikalier; med vand ublandbare (let adskillelse efter reaktion) er især af stor betydning. Imidlertid, effektiviteten og selektiviteten af ​​transformationsprocessen for biomasseafledte mellemprodukter er fortsat en stor teknologisk-økonomisk udfordring.

Prof. Wang Feng fra Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) ved det kinesiske videnskabsakademi og hans kolleger fra Peking Universitet rapporterede for nylig om en effektiv og ny katalytisk metode til omdannelse af vandig biomassefermenteringsbouillon til et vand-ublandbart produkt. Deres fund blev offentliggjort i Naturkommunikation .

De udviklede en strategi, der var i stand til at omdanne ~70 procent kulstof i en vandig ABE-fermenteringsblanding til 4-heptanon (4-HPO), katalyseret af tin-doteret cerium (Sn-cerium) med en selektivitet helt op til 86 procent. Mens Sn-ceriumoxid er en alsidig katalysator til dehydrogenering, Guerbet alkoholreaktionen, kondensation, og esterificeringsreaktioner, alle disse reaktioner, involverer syre-base katalyse og redox, relæ og generere 4-HPO med høj selektivitet (Fig. (A)). 4-HPO er et værditilvækst mellemprodukt og kan bruges til at producere jetbrændstof og finkemikalier (fig. (B)).

Desuden, vand, hvilket er skadeligt for de rapporterede katalysatorer for ABE-konvertering, var gavnlig til fremstilling af 4-HPO. Den fremragende katalytiske ydeevne af tin-doteret ceriumoxid skyldes de meget spredte tinarter og ilt ledige stoffer i cerium.

"Denne strategi tilbyder en vej til højeffektiv udnyttelse af organisk kulstof, " sagde Wang. "Det kan potentielt integrere biologiske og kemiske katalyse platforme til robust og meget selektiv produktion af værditilvækst kemikalier."