At lave biodiesel af beskidt gammel madolie er blevet meget nemmere

Forskere har udviklet en kraftfuld, lavprismetode til genanvendelse af brugt madolie og landbrugsaffald til biodiesel, og omdanne madrester og plastikaffald til produkter af høj værdi.

Metoden udnytter en ny type ultraeffektiv katalysator, der kan lave kulstoffattig biodiesel og andre værdifulde komplekse molekyler ud af forskellige, urene råvarer.

Spild madolie skal i øjeblikket gennemgå en energikrævende renseproces for at blive brugt i biodiesel, fordi kommercielle produktionsmetoder kun kan håndtere rene råvarer med 1-2 % forurenende stoffer.

Den nye katalysator er så hård, at den kan fremstille biodiesel af lavkvalitets ingredienser, kendt som råmateriale, indeholdende op til 50 % forurenende stoffer.

Det er så effektivt, at det kan fordoble produktiviteten af ​​fremstillingsprocesser til at transformere affald som madrester, mikroplastik og gamle dæk til værdifulde kemiske prækursorer, der bruges til at lave alt fra medicin og gødning til biologisk nedbrydelig emballage.

Katalysatordesignet er rapporteret i en ny undersøgelse fra et internationalt samarbejde ledet af RMIT University, udgivet i Naturkatalyse .

Co-lead investigator professor Adam Lee, RMIT, sagde, at konventionelle katalysatorteknologier var afhængige af råmaterialer med høj renhed og krævede dyre tekniske løsninger for at kompensere for deres dårlige effektivitet.

"Kvaliteten af ​​det moderne liv er kritisk afhængig af komplekse molekyler for at opretholde vores sundhed og give nærende mad, rent vand og billig energi, " sagde Lee.

"Disse molekyler produceres i øjeblikket gennem uholdbare kemiske processer, der forurener atmosfæren, jord og vandløb.

"Vores nye katalysatorer kan hjælpe os med at få den fulde værdi af ressourcer, der normalt ville gå til spilde - fra harsk brugt madolie til risskaller og grøntsagsskræller - for at fremme den cirkulære økonomi.

"Og ved radikalt at øge effektiviteten, de kunne hjælpe os med at reducere miljøforurening fra kemisk fremstilling betydeligt og bringe os tættere på den grønne kemi-revolution."

Katalysatorsvamp:fremme grøn kemi

For at lave den nye ultraeffektive katalysator, holdet fremstillede en keramisk svamp i mikronstørrelse (100 gange tyndere end et menneskehår), som er meget porøs og indeholder forskellige specialiserede aktive komponenter.

Molekyler trænger først ind i svampen gennem store porer, hvor de gennemgår en første kemisk reaktion, og passerer derefter ind i mindre porer, hvor de gennemgår en anden reaktion.

Det er første gang, der er udviklet en multifunktionel katalysator, der kan udføre flere kemiske reaktioner i rækkefølge inden for en enkelt katalysatorpartikel, og det kunne være en game changer for det globale katalysatormarked på 34 milliarder USD.

Co-lead investigator professor Karen Wilson, også fra RMIT, sagde det nye katalysatordesign efterlignede den måde, enzymer i menneskelige celler koordinerede komplekse kemiske reaktioner på.

"Der er tidligere blevet udviklet katalysatorer, der kan udføre flere samtidige reaktioner, men disse tilgange giver ringe kontrol over kemien og har tendens til at være ineffektive og uforudsigelige, " sagde Wilson.

"Vores bio-inspirerede tilgang ser på naturens katalysatorer - enzymer - for at udvikle en kraftfuld og præcis måde at udføre flere reaktioner i en fast rækkefølge.

"Det er som at have en produktionslinje i nanoskala til kemiske reaktioner - alt sammen anbragt i én, lille og supereffektiv katalysatorpartikel."

DIY-diesel:understøtter distribueret biobrændstofproduktion

De svampelignende katalysatorer er billige at fremstille, bruger ingen ædelmetaller.

At lave kulstoffattig biodiesel af landbrugsaffald med disse katalysatorer kræver lidt mere end en stor beholder, lidt forsigtig opvarmning og omrøring.

Det er en lavteknologi, lavpristilgang, der kunne fremme distribueret biobrændstofproduktion og reducere afhængigheden af ​​fossilt brændstof-afledt diesel.

"Dette er især vigtigt i udviklingslande, hvor diesel er det primære brændstof til at drive husholdningselektricitetsgeneratorer, " sagde Wilson.

"Hvis vi kunne give landmændene mulighed for at producere biodiesel direkte fra landbrugsaffald som risklid, cashewnødder og ricinusfrøskaller, på deres egen jord, dette ville hjælpe med at løse de kritiske spørgsmål om energifattigdom og kulstofemissioner."

Mens de nye katalysatorer umiddelbart kan bruges til produktion af biodiesel, med yderligere udvikling kunne de let skræddersyes til at producere jetbrændstof fra landbrugs- og skovbrugsaffald, gamle gummidæk, og endda alger.

De næste skridt for RMIT School of Sciences forskerhold er at opskalere katalysatorfremstillingen fra gram til kilogram og vedtage 3D-printteknologier for at accelerere kommercialiseringen.

"Vi håber også at udvide rækken af ​​kemiske reaktioner til at omfatte lys og elektrisk aktivering til banebrydende teknologier som kunstig fotosyntese og brændselsceller, " sagde Lee.

"Og vi søger at arbejde med potentielle forretningspartnere for at skabe en række kommercielt tilgængelige katalysatorer til forskellige applikationer."