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)根據美國環(huán)境保護署(United States Environmental Protection Agency)的數據，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可再生燃料，比如可再生航空燃料，而生物燃料的生產已經到位，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，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的能源和環(huán)境影響的工具之一，”該研究的聯合作者之一、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的碳氫燃料所產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，會產生不同程度的溫室氣體排放。”

Wang和Benavides的分析表明，根據原料和轉化途徑的不同，使用CADO轉化工藝生產的混合烴可以減少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:“為了實現更可持續(xù)的發(fā)展，我們將需要排放更少、經濟上可行的燃料。”“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。