新的乙醇轉化方法可以減少40%到96%的溫室氣體排放

提高可持續(xù)性的一個方法是減少運輸過程中的碳燃料排放。2017年，該行業(yè)的溫室氣體排放量超過了美國其他行業(yè)根據(jù)美國環(huán)境保護署(United States Environmental Protection Agency)的數(shù)據(jù)，美國的溫室氣體排放量占全球的近30%。

研究人員正在探索的一種降低排放的策略是生產(chǎn)可再生燃料，比如可再生航空燃料，而生物燃料的生產(chǎn)已經(jīng)到位，比如成本低、燃燒更清潔、可廣泛使用的乙醇燃料。但要使這一策略奏效，首先必須將乙醇轉化為碳氫燃料，這一步驟可能會增加總成本。

今天公布的一項開拓性研究揭示了Vertimass新的綜合、低成本的方法，將乙醇轉化為混合燃料，可以減少40%到96%的溫室氣體排放。這一發(fā)現(xiàn)標志著droin或可互換生物燃料的發(fā)展取得了重大進展，并可促進研究以促進其在航空、航運、長途卡車和其他重型運輸形式中的應用。

該發(fā)現(xiàn)背后的多學科團隊代表了廣泛的學術和工業(yè)機構，包括來自美國能源部阿貢國家實驗室、能源部國家可再生能源實驗室和橡樹嶺國家實驗室的研究人員。

這項研究背后的研究人員利用催化和工藝發(fā)展的最新進展，開發(fā)了轉化乙醇的新方法。與需要三步走的傳統(tǒng)方法不同，新的進展讓研究人員創(chuàng)造了一個結合這三步走的轉換過程，這一措施可以降低轉換成本和環(huán)境足跡。

為了全面了解他們的一步轉化過程，即合并醇脫水和低聚化，或CADO的影響，研究人員通過一個稱為生命周期分析的過程來評估他們的系統(tǒng)對環(huán)境的影響。研究人員還評估了他們的方法的技術和經(jīng)濟影響。

為了解決這一問題，研究小組求助于Argonne的研究小組，該小組致力于研究溫室氣體、管制排放和交通運輸中的能源使用(GREET)模型，這是一個強大的分析工具，可以模擬各種車輛和燃料系統(tǒng)的能源使用和環(huán)境輸出。全球近4萬人使用的GREET平臺可以分析多種車輛和/或燃料系統(tǒng)，從原材料開采或提取到處理或排放，從而計算整個過程的能源使用和排放水平。

“GREET是目前唯一能夠全面了解整車和燃料系統(tǒng)的能源和環(huán)境影響的工具之一，”該研究的聯(lián)合作者之一、阿爾貢的GREET團隊負責人邁克爾·王(Michael Wang)說。

Argonne的研究人員使用GREET來計算由不同原料和轉換方法生產(chǎn)的碳氫燃料所產(chǎn)生的生命周期溫室氣體排放。分析的一些原料——也被稱為原料——是玉米和甘蔗，這是第一代的原料，以及甘蔗秸稈和玉米秸稈，這是非食物生物質，或第二代的原料。

Argonne能源系統(tǒng)分析師Pahola Thathiana Benavides表示:“用于制造乙醇的原料和轉化途徑的不同，會產(chǎn)生不同程度的溫室氣體排放。”

Wang和Benavides的分析表明，根據(jù)原料和轉化途徑的不同，使用CADO轉化工藝生產(chǎn)的混合烴可以減少40%到96%的溫室氣體排放。谷物的溫室氣體排放量下降了40%，甘蔗汁下降了70%，纖維素生物質(如甘蔗秸稈和玉米秸稈)下降了70-96%。

貝納維德斯說:“為了實現(xiàn)更可持續(xù)的發(fā)展，我們將需要排放更少、經(jīng)濟上可行的燃料。”“這項工作是一個令人興奮的指標，表明建設這樣一個未來是可能的。”

這項名為“濕乙醇一步催化轉化為可替代燃料混合燃料的技術經(jīng)濟和生命周期分析”的研究發(fā)表在《美國國家科學院院刊》上。