美国能源生物科学研究所(EBI)与伯克利加州大学(UC)为引领的合作伙伴,包括劳伦斯伯克利国家实验室(Berkeley Lab)和伊利诺伊大学香槟分校和BP公司在内的研究人员于2015年6月6日宣布,开发出一种新方法,用以从甘蔗生物质生产完全替代型喷气燃料以及汽车润滑油基础油。该策略过程可望用于从来自其他非粮植物和农业废弃物的生物质,通过基因工程化微生物发酵来实现。
在美国国家科学院院刊(PNAS)上发表的论文描述了该催化过程,可选择性地将采自甘蔗生物质衍生的烷基甲基酮改质成为三聚体凝缩物,产率高于95%。这些凝缩物然后被加氢脱氧成为新一类的环烷化合物,它包含1个环己烷环和1个季碳原子。这些环烷化合物可为生产的喷气燃料或汽车润滑油基础油进行定制,导致产品具有优异的冷流动性、密度和黏度,根据优化的条件,可以达到净生命周期温室气体减少高达80%。
该EBI过程产生喷气燃料或润滑油的能力可望为生物炼制厂带来极大的优势。
航空燃料存在的一个独特的问题是因为严格的规范要求无氧化合物,限制了一些方案的可用性。
该项工作的目标是开发一个策略,在巴西的甘蔗炼制厂用于灵活地生产喷气燃料和润滑油基础油,设计达到生命周期温室气体排放大大减少。所用的方法涉及使用组合化学和生物催化过程,将甘蔗衍生的蔗糖和半纤维素中的糖类转化成酮类。例如,2-丁酮,可以通过发酵衍生的2,3-丁二醇脱水获得或通过乙酰丙酸的化学/生物化学脱羧化获得。研究人员首次发现,异构催化剂和适当的反应条件用于酮类的自凝缩,可产生二聚体和三聚体凝缩物,并有高的总产率。
然后可模仿各种途径,使用蔗糖和甘蔗渣衍生的半纤维素生产完全替代型喷气燃料、润滑剂和乙醇。