用過期食用油生產生物柴油？海綿狀催化劑鋪設便捷之路

2020-10-28 科技工作者


海綿狀催化劑可能會改變生物柴油與化學品的生產。

催化劑中依次進行多個化學反應：底物分子通過「多孔陶瓷海綿」的大孔後發生第一次反應，然後再進入稍小孔內發生第二次反應。

《自然· 催化》雜誌當地時間10月26日報導，來自澳大利亞皇家墨爾本理工學院（RMIT）、西澳大學的研究人員開發了一種新型高效催化劑，能夠將廢棄食用油和農業廢料等回收生成生物柴油，還可以將食物殘渣和塑料垃圾轉化為高價值產品。

現有商業生產方法只能處理汙染物含量為1%~2%的高純原料，廢棄食用油必須經過能源密集型潔化過程才能用於生物柴油生產。而在新型催化劑的促進下，研究人員得以利用汙染物含量高達50%的低等級原料製造生物柴油。

RMIT研究人員Adam Lee教授表示：「我們設計的新型催化劑能夠幫助人類充分利用那些被浪費的資源，讓腐敗的食用油、稻殼和菜皮都融入循環經濟之中。將這種催化劑用於生產生物柴油將顯著減少環境汙染，讓人類更接近綠色化學。」

為得到高效催化劑，研究人員製造了一種微米級「陶瓷海綿」，它具有高多孔性且含有多種活性成分。底物分子通過大孔進入「陶瓷海綿」內，進行第一次化學反應，然後再進入稍小孔內，進行第二次反應。這是第一種能在單一顆粒內依次進行多種化學反應的催化劑，它或許會對全球催化劑市場形成巨大衝擊。

RMIT教授Karen Wilson指出，新型海綿狀催化劑借鑑了人類細胞酶對複雜化學反應的協調作用。

Wilson說：「此前開發的多反應催化劑對化學反應的控制作用難以預測，而且效率低下。受生物酶的啟發，我們希望設計出一種『類酶』催化劑，讓它催化多種反應以固定序列進行——這就好比在一個催化劑顆粒中，塞進一整條微型生產線。」

這種海綿狀催化劑的製造成本低廉，使用方式便捷——技術人員只需要將廢料加入巨型容器，加熱並攪拌，就能獲取生物柴油。

Wilson評價道：「這對於發展中國家尤其重要。在這些國家，柴油是家庭發電的主要燃料。如果我們能夠幫助農民直接用農業廢料生產生物柴油，將有助於解決能源不足和碳排放等關鍵問題。」

隨著研究人員的進一步研究及調整，催化劑或許很快就能用於以農林廢棄物（甚至藻類）生產航空燃料的化學過程中。

編譯：雷鑫宇 審稿：西莫 責編：陳之涵

期刊來源：《自然·催化》

期刊編號：2520-1158

原文連結：https://phys.org/news/2020-10-biodiesel-dirty-cooking-oil-easier.html

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