Ny membran kunne bane vej for billigt, effektivt fremstillede biobrændstoffer

Forskere har udviklet en omkostningseffektiv metode til udvinding af biobrændstof, som kan gøre dem til levedygtige alternativer til fossile brændstoffer inden for transport.

Biobrændstoffer, som er lavet af vedvarende organisk materiale, rummer et stort potentiale som grønne alternativer til fossile brændstoffer i luftfarts- og transportindustrien. Imidlertid, selvom de tidligere er blevet kommercialiseret til transport og elproduktion, de bruges ikke i øjeblikket i stor skala på grund af deres høje pris, hvilket er næsten det dobbelte af oliebrændstoffer.

Biobrændstoffer er dyrere end benzin og diesel, fordi traditionelle konverteringsprocesser, der udvinder biobutanol af brændstofkvalitet fra biomassegæring, er energikrævende og lavt udbytte.

Nu, Livingston Group ved Imperial College London har udviklet en ny løsning på dette, som kan revolutionere måden, hvorpå biobrændstoffer produceres, baner vejen for deres udbredte anvendelse inden for transport og luftfart.

I samarbejde med bp har de udviklet et membranbaseret ekstraktionssystem, som bruger mindre end 25 procent af energien fra nuværende processer og producerer ti gange mere biobrændstof med over 99,5 procent renhed.

Resultaterne er offentliggjort i Energi- og miljøvidenskab .

Hovedforfatter professor Andrew Livingston fra Imperial's Department of Chemical Engineering sagde:"Fordi de er dyre, biobrændstoffer kombineres normalt med benzin eller diesel for at få dem til at 'gå videre'. Vores nye teknologi kan hjælpe med at reducere omkostningerne ved biobrændstoffer, så de i sidste ende erstatter fossile brændstoffer inden for transport og luftfart - en meget lykkeligere situation for miljøet, og som vi alle arbejder på. "

Ultratynde membraner

Biobrændstoffer spiller sandsynligvis en central rolle i reduktionen af ​​CO2 -emissioner og afbødning af virkningerne af klimaændringer. De kan reducere netto kuldioxid og partikelemissioner med op til 80 procent og er mere bæredygtige end biodiesler på grund af den type biomasse, der bruges i deres produktion.

Biobrændstoffer fremstilles ved at fermentere affaldsbiomasse og genvinde brændstoffet fra den gærede opløsning ved hjælp af et ekstraktionsmiddel. Imidlertid, både biobrændstoffer og ekstraktanter er giftige for de nødvendige mikroorganismer i opløsningen, så kan hæmme produktionen og øge energiforbruget.

I deres laboratorier på Imperial, forskere undersøgte ydeevnen af ​​adskillige tyndfilmskompositmembraner og slog sig ned på en, der kan blokere transporten af ​​ekstraktionsmiddel og vand, tillader kun biobrændstoffet at rejse igennem. De fandt ud af, at dette beskyttede mikroorganismerne og muliggjorde kontinuerlig produktion, hvilket resulterer i en ti-dobling af produktiviteten sammenlignet med konventionelle teknikker.

De testede membranen med tre forskellige ekstraktionsopløsningsmidler for yderligere at finjustere de bedste driftsbetingelser. De fandt ud af, at 2-ethyl-1-hexanol-ekstraktionsmidlet udviste en fem gange hurtigere genvindingshastighed, hvilket reducerede procesens energiforbrug til mindre end en fjerdedel af konventionelle genvindingssystemer.

Medforfatter Dr. Ji Hoon Kim, også fra Institut for Kemiteknik, sagde, "Ved at kombinere vores ultratynde membran med en højeffektiv ekstraktionsvæske kan vi reducere omkostningerne ved at producere biobrændstoffer markant, hvilket er et vigtigt skridt til at nedbringe deres samlede pris. "

Bæredygtigt alternativ

Udover at være renere for miljøet, biobrændstoffer er i stand til at overvinde problemer med kapacitet og energilagring forbundet med andre vedvarende teknologier som batterier, som hidtil har forhindret dem i at blive tilpasset til brug inden for luftfart og langdistancetransport.

En anden fordel ved lav-ethanol biobrændstoffer er, at størstedelen af ​​konventionelle forbrændingsmotorer allerede er udstyret til at bruge denne type brændstof. Imidlertid, udfordringen er fortsat at gøre dem økonomisk attraktive for virksomheder at adoptere i stor skala.

Næste skridt

Livingston Group sigter nu mod at gennemføre en pilot- eller storstilet undersøgelse af deres arbejde for yderligere at validere resultaterne, og at forfine deres proces endnu mere ved at udføre membranmodulation og drive kontinuerlig genopretning med immobiliserede mikroorganismer.