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    Etanol para combustível mais rápido e barato no horizonte
    p Robert Dagle segura um frasco de combustível criado a partir da conversão de biomassa. Crédito:Andrea Starr | Laboratório Nacional do Noroeste do Pacífico

    p Um processo patenteado para converter álcool proveniente de gases residuais renováveis ​​ou industriais em combustível para jato ou diesel está sendo ampliado no Laboratório Nacional do Noroeste do Pacífico do Departamento de Energia dos EUA com a ajuda de parceiros da Universidade Estadual de Oregon e especialistas em reciclagem de carbono da LanzaTech. p Duas tecnologias principais impulsionam as unidades de produção de combustível com eficiência energética.

    p Uma conversão química de uma única etapa simplifica o que atualmente é um processo de várias etapas. O novo catalisador patenteado pelo PNNL converte o biocombustível (etanol) diretamente em um produto químico "plataforma" versátil chamado n-buteno. Um projeto de reator microcanal reduz ainda mais os custos, ao mesmo tempo que oferece um sistema de processamento modular escalonável.

    p O novo processo forneceria uma rota mais eficiente para a conversão de etanol renovável e derivado de resíduos em produtos químicos úteis. Atualmente, O n-buteno é produzido a partir de matérias-primas fósseis usando o craqueamento - ou quebra - de grandes moléculas com uso intensivo de energia. A nova tecnologia reduz as emissões de dióxido de carbono usando matérias-primas de carbono renováveis ​​ou recicladas. Usando n-buteno derivado de forma sustentável como ponto de partida, os processos existentes podem refinar ainda mais o produto químico para vários usos comerciais, incluindo diesel e combustíveis para aviação, e lubrificantes industriais.

    p “A biomassa é uma fonte desafiadora de energia renovável devido ao seu alto custo. a escala da biomassa impulsiona a necessidade de menor, plantas de processamento distribuídas, "disse Vanessa Dagle, co-investigador principal do estudo de pesquisa inicial, que foi publicado no jornal Catálise ACS . “Reduzimos a complexidade e melhoramos a eficiência do processo, ao mesmo tempo em que reduz os custos de capital. Uma vez modular, o processamento escalonado foi demonstrado, esta abordagem oferece uma opção realista para localização, produção de energia distribuída. "

    p Combustível de jato micro a macro

    p Em um salto em direção à comercialização, A PNNL está fazendo parceria com colaboradores de longa data da Oregon State University para integrar o processo de conversão química patenteado em reatores de microcanais construídos com a tecnologia de impressão 3D recém-desenvolvida. Também chamada de manufatura aditiva, A impressão 3D permite que a equipe de pesquisa crie um favo de mel pregueado de minirreatores que aumentam muito a relação área de superfície efetiva para volume disponível para a reação.

    p Os minirreatores de microcanais aumentam muito a eficiência da conversão química do biocombustível. Crédito:Oregon State University

    p "A capacidade de usar novas tecnologias de manufatura aditiva multimaterial para combinar a manufatura de microcanais com suportes de catalisador de alta área de superfície em uma etapa do processo, tem o potencial de reduzir significativamente os custos desses reatores, "diz o pesquisador-chefe da OSU, Brian Paul." Estamos entusiasmados por sermos parceiros da PNNL e da LanzaTech neste empreendimento. "

    p "Devido aos avanços recentes nos métodos de fabricação de microcanais e reduções de custos associadas, acreditamos que é o momento certo para adaptar esta tecnologia para novos aplicativos comerciais de bioconversão, "disse Robert Dagle, co-investigador principal da pesquisa.

    p A tecnologia de microcanais permitiria que biorreatores em escala comercial fossem construídos perto de centros agrícolas onde a maior parte da biomassa é produzida. Um dos maiores impedimentos ao uso de biomassa como combustível é a necessidade de transportá-la por longas distâncias para grandes, unidades de produção centralizadas.

    p "O design modular reduz a quantidade de tempo e risco necessários para implantar um reator, "disse Robert Dagle." Módulos podem ser adicionados com o tempo, conforme a demanda cresce. Chamamos isso de escala por numeração. "

    p O quarto do reator de teste em escala comercial será produzido por impressão 3D usando métodos desenvolvidos em parceria com a OSU e será operado em Richland, Washington, campus do PNNL.

    p Assim que o reator de teste for concluído, O parceiro comercial da PNNL, LanzaTech, fornecerá etanol para alimentar o processo. O processo patenteado da LanzaTech converte resíduos ricos em carbono e resíduos produzidos por indústrias, como a fabricação de aço, refino de petróleo e produção química, bem como gases gerados pela gaseificação de resíduos florestais e agrícolas e resíduos urbanos em etanol.

    p O reator de teste consumirá etanol equivalente a até meia tonelada de biomassa seca por dia. A LanzaTech já ampliou a primeira geração da tecnologia PNNL para a produção de combustível de aviação a partir do etanol e formou uma nova empresa, LanzaJet, para comercializar LanzaJet Alcohol-to-Jet. O projeto atual representa a próxima etapa na agilização desse processo, enquanto fornece fluxos de produtos adicionais de n-buteno.

    p "PNNL tem sido um forte parceiro no desenvolvimento de tecnologia de etanol para jato que a empresa spin-off da LanzaTech, LanzaJet, está empregando em várias fábricas em desenvolvimento, "disse Jennifer Holmgren, CEO da LanzaTech. "O etanol pode vir de uma variedade de fontes sustentáveis ​​e, como tal, é uma matéria-prima cada vez mais importante para o combustível de aviação sustentável. Este projeto mostra uma grande promessa para a tecnologia de reator alternativo que pode trazer benefícios para este caminho chave para a descarbonização do setor de aviação."

    Veja como um catalisador patenteado PNNL, combinado com um reator de microcanal exclusivo, pode converter o etanol em um produto químico útil com vários usos comerciais, incluindo combustível de aviação. Crédito:Eric Francavilla; Animação de Mike Perkins | Laboratório Nacional do Noroeste do Pacífico
    p Um processo ajustável

    p Desde seus primeiros experimentos, a equipe continuou aperfeiçoando o processo. Quando o etanol é passado sobre um catalisador sólido à base de prata-zircônia suportado em uma sílica, ele realiza as reações químicas essenciais que convertem o etanol em n-buteno ou, com algumas modificações nas condições de reação, butadieno.

    p Mas ainda mais importante, após estudos de duração prolongada, o catalisador permanece estável. Em um estudo de acompanhamento publicado em ChemCatChem , a equipe de pesquisa mostrou que se o catalisador perder atividade, pode ser regenerado por um procedimento simples para remover o coque - um revestimento à base de carbono duro que pode se acumular com o tempo. Ainda mais eficiente, a formulação atualizada do catalisador será usada para aumento de escala.

    p “Descobrimos o conceito deste sistema catalisado que é altamente ativo, seletivo, e estável, "disse Vanessa Dagle." Ajustando a pressão e outras variáveis, também podemos ajustar o sistema para gerar butadieno, um bloco de construção para plástico sintético ou borracha ou um n-buteno, que é adequado para fazer combustíveis de aviação ou produtos como lubrificantes sintéticos. Desde nossa descoberta inicial, outras instituições de pesquisa também começaram a explorar este novo processo. "


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