Avainsana-arkisto: katalyytti

Levästä biosynteettistä metaania

Levästä voidaan valmistaa metaania EPFL:ssä ja Paul Scherrer Instituutissa kehitetyllä teknologialla. Fotobioreaktorissa kasvatettu leväbiomassa muutetaan SunCHem-nimisellä katalyyttisellä hydrotermisella kaasutuksella metaaniksi.

Menetelmällä on monia hyviä puolia. Levänkasvatus kuluttaa ilmakehän hiilidioksidia. Levä kasvaa muuta biomassaa huomattavasti nopeammin ja se voi tuottaa 30-55 tonnia kuiva-ainetta hehtaaria kohden, mikä on viidestä kymmeneen kertaan enemmän mitä maissista, soijasta tai sokeriruo’osta saadaan. Levää voidaan viljellä ilman multaa, yksinkertaisesti auringolle altistetuissa bioreaktoreissa. Levä ei siis tarvitse hedelmällistä maaperää, joka voidaan säästää ruuan tuotantoon.

Laitteisto ei tarvitse liuottimia, vaan pelkkä vesi riittää. Vedelläkään ei ole suurempia laatuvaatimuksia. Levän tarvitsemat ravinteet kuten fosfori voidaan kierrättää järjestelmässä, mikä on tärkeää koska fosforivarannot ovat rajalliset.

Vaikka menetelmän ympäristöön kohdistuva vaikutus on vähäinen, saanto on valtava. Jopa 60-70 prosenttia fotobioreaktoreissa tuotetusta biomassan energiasta saadaan käyttöön metaanin muodossa.

Lähde: http://actu.epfl.ch

Muovin valmistus biomassasta

Massachusettsin yliopiston kemianinsinöörit ovat Paul J. Dauenhauerin johtamana löytäneet uuden tehokkaan ja edullisen tavan tuottaa biomassasta muovipullojen valmistukseen käytettävää pääraaka-ainetta, p-ksyleeniä. Nykyään muoviteollisuus valmistaa p-ksyleeniä öljystä, mille uusi prosessi tarjoaa ympäristöystävällisen vaihtoehdon. Ksyleeniistä valmistetaan PET-muovia, jota käytetään muun muassa limsapulloissa, ruokapakkauksissa, synteettisissä vaatekuiduissa ja auton osissa.

Prosessissa glukoosi muunnetaan korkealämpöbiomassareaktorissa zeoliittikatalyytin avulla p-ksyleeniksi kolmivaiheisessa reaktiossa. Varta vasten kyseiseen reaktioon suunnitellun katalyytin nanorakenne vaikuttaa suuresti reaktion saantoon. Optimoimalla nanorakenne saavutetaan jopa 75 prosentin saanto.

Zeoliittikatalyytin löytö on osa Catalysis Center for Energy Innovationin (CCEI) suurempaa ponnistelua saavuttaa läpimurto biopolttoaineiden ja -kemikaalien valmistamiseksi lignoselluloosabiomassasta. Vuonna 2010 CCEI-tutkijaryhmä löysi Caltechin Mark Davisin johtamana Tina-Betan, joka katalysoi glukoosin reaktiota fruktoosiksi. Tämä reaktio on ensimmäinen vaihe tuotettaessa useita eri biopolttoaineita tai -kemikaaleja, mukaan lukien ksyleeniä, selluloosasta.

Lähde: http://www.umass.edu

Vedyn varastointi muurahaishappona

Vetyä pidetään kiinnostavana polttoaineena, koska se voidaan tehokkaasti muuntaa energiaksi ilman että muodostuu myrkyllisiä yhdisteitä tai kasvihuonekaasuja. Vetypolttoaineen ongelmakohtia ovat sen varastointi ja kuljetus.

Tietynlaisten katalyyttien avulla vety voidaan yhdistää hiilidioksidin kanssa, jolloin muodostuu muurahaishappoa. Nyt on kehitetty katalyytti, joka soveltuu käytettäväksi vesiliuoksessa, huoneenlämmössä ja normaalipaineessa. Reaktio on reversiibeli ja reaktion suunnan määrää liuoksen happamuus. Kun vetyä halutaan käyttää esimerkiksi polttokennoissa käännetään vain katalyytin ”pH-kytkintä” ja reaktio muuttuu käänteiseksi. Nestemäistä muurahaishappoa voidaan käyttää myös suoraan muurahaishappopolttokennoissa.

Muurahaishappo vetyvarastona
Katalyytti voi olla protonoidussa ja protonoitumattomassa muodossaan. Katalyytti muuntaa NTP-olosuhteissa reversiibelisti vety- ja hiilidioksidikaasun nestemäiseksi muurahaishapoksi tai päinvastoin. Näin ollen kaasut voidaan kuljettaa nestemäisessä muodossa ja myöhemmin käyttää helposti hiilineutraaleissa energiasovelluksissa säätämällä vain pH:ta.

Lähde: Brookhaven National Laboratory (http://www.bnl.gov/)