新的乙醇转化方法可以减少40%至96%的温室气体排放

 
增加可持续性的一种方法是减少运输过程中的碳燃料排放。根据美国环境保护署的数据，2017年该部门的温室气体排放量(GHG)超过了美国所有其他部门，占温室气体总排放量的近30%。
研究人员正在探索的一种减少排放的策略是生产可再生燃料，例如可再生喷气燃料，并已经生产了生物燃料，例如乙醇，该燃料成本低，燃烧更清洁且用途广泛。但是，要使该策略生效，首先必须将乙醇转化为碳氢燃料，此步骤可能会增加总成本。
今天发布的一项开创性研究表明，Vertimass的新型综合，经济高效的方法将乙醇转化为燃料混合物，可以减少40%至96%的温室气体排放。这一发现标志着即用型或可互换型生物燃料开发的一项重大进展，并可以促进研究以促进其在航空，航运，长途卡车和其他形式的重型运输中的使用。
该发现背后的多学科团队代表了广泛的学术和行业机构，其中包括美国能源部(DOE)的阿贡国家实验室(Argonne National Laboratory)以及美国能源部的国家可再生能源实验室和Oak Ridge国家实验室的研究人员。
这项研究的研究人员利用催化和工艺开发的最新进展，开发了他们的乙醇转化新方法。与传统方法需要三个步骤不同，新的进展使研究人员可以创建一个将所有三个步骤结合在一起的转化过程，该措施可以降低转化成本和环境足迹。
为了了解他们的一步法转化过程(称为综合酒精脱水和低聚化)或CADO的全面影响，研究人员通过称为生命周期分析的过程评估了其系统对环境的影响。研究人员还评估了该方法的技术和经济影响。
为了解决此过程，团队转向了位于阿贡(Argonne)的研究小组，研究小组研究了温室气体，管制排放和运输中的能源使用(GREET)模型，该模型是一种功能强大的分析工具，可模拟各种车辆和燃料的能源使用和环境输出系统。 GREET平台在全球范围内有将近40,000人使用，可以分析多种车辆和/或燃料系统，从开采或提取原材料的时间到处置或排放的时间，以计算整个能源的使用和排放水平。
Argonne GREET团队负责人Michael Wang说：“ GREET是目前提供完整的整个车辆和燃油系统对能源和环境影响的唯一工具之一。”该研究的作者。
阿贡大学的研究人员使用GREET来计算由不同原料和转化方法制成的碳氢燃料产生的生命周期温室气体排放量。分析的一些原材料(也称为原料)是作为第一代原料的玉米和甘蔗，以及作为非粮食生物质的甘蔗秸秆和玉米秸秆，或第二代原料。
另一位合著者阿贡国家能源系统分析师帕霍拉·撒蒂亚娜·贝纳维德斯(Pahola Thathiana Benavides)说：“用于制造乙醇的原料的变化和用于转化乙醇的途径会产生不同水平的温室气体排放。”
Wang和Benavides的分析表明，使用CADO转化工艺制得的烃共混物可将温室气体排放量降低40%至96%，具体取决于原料和转化途径。玉米谷物的GHG排放量下降了40%，甘蔗汁的GHG排放量下降了70%，而甘蔗秸秆和玉米秸秆等纤维素生物质的温室气体排放量下降了70-96%。
贝纳维德斯说：“为了朝着更可持续的发展方向发展，我们将需要能够减少排放并在经济上可行的燃料。” “这项工作令人振奋，预示着建立这样的未来是可能的。”
这项研究“将湿式乙醇单步催化转化为可替代燃料的混合原料的技术经济和生命周期分析”发表在美国国家科学院院刊上。