Biodyzeliną pasigaminti lengviau nei nešvarų seną kepimo aliejų

Tokie katalizatoriai kaip kempinės gali pakeisti biodyzelino ir chemijos gamybą. Paveikslėlyje parodyta tyrime pagaminta porėta keraminė kempinė (padidinta 20 000 kartų). Kreditas: RMIT universitetas

Naujas itin efektyvus katalizatorius gali paversti seną kepimo aliejų biodyzelinu ir paversti maisto atliekas sudėtingomis didelės vertės molekulėmis.

Mokslininkai panaudojo kepimo aliejų ir žemės ūkio atliekas biodyzelinui konvertuoti ir sukūrė galingą pigų metodą maisto ir plastiko atliekoms paversti vertingais produktais.

Šis metodas naudoja naujo tipo itin efektyvų katalizatorių iš ne skirtingų žaliavų, iš kurių galima pagaminti mažai anglies išskiriantį biodyzeliną ir kitas vertingas kompleksines molekules.

Virtuvės aliejaus atliekoms šiuo metu reikia skirti daug energijos valymo procesą, kad būtų naudojamas biodyzelinas, nes naudojant komercinius gamybos metodus galima apdoroti tik 1-2% gryno maisto su teršalais.

Naujasis katalizatorius yra toks kietas, kad jį galima pagaminti iš žemo lygio biodyzelino ingredientų, vadinamų maistu, kuriame gali būti iki 50% teršalų.

Tai yra taip efektyvu, kad gali padvigubinti gamybos procesų produktyvumą, kad atliekos, tokios kaip maisto atliekos, mikroplastikai ir senos padangos, iš vaistų ir trąšų būtų paverstos didelės vertės cheminiais pirmtakais, naudojamais biologiškai skaidomoms pakuotėms gaminti.

Į kempinę panašus katalizatorius

Grafinė iliustracija, parodanti, kaip katalizatorius vykdo kelias chemines reakcijas paeiliui vienoje katalizatoriaus dalelėje. Molekulės patenka į kempinę per dideles poras (makroporas), o paskui pereina į mažesnes poras (mezoporos). Kreditas: RMIT universitetas

Apie katalizatorių dizainą pranešta naujame tarptautinio bendradarbiavimo tyrime, kurį vedė RMIT universitetas Gamtos katalizė.

Vadovaujantis mokslinių tyrimų profesorius Adamas Lee, RMIT, teigė, kad įprastų katalizatorių technologijos priklauso nuo labai grynų medžiagų ir kad norint kompensuoti jų prastą efektyvumą, reikia brangių inžinerinių sprendimų.

“Šiuolaikinio gyvenimo kokybė priklauso nuo sudėtingų molekulių, kad išlaikytų mūsų sveikatą ir aprūpintų maistingu maistu, švariu vandeniu ir pigia energija”, – sakė Lee.

„Šiandien šias molekules sukuria nepakeliami cheminiai procesai, teršiantys atmosferą, dirvožemį ir vandens kelius.

„Mūsų naujieji katalizatoriai gali padėti pasiekti visą išteklių, kurie paprastai būtų švaistomi, vertę – nuo sunaudoto kepimo aliejaus iki ryžių lukštų ir daržovių lukštų – žiedinei ekonomikai skatinti.

“Ir radikaliai padidinę efektyvumą, jie gali padėti žymiai sumažinti chemijos gamybos aplinkos taršą ir priartinti mus prie žaliosios chemijos revoliucijos”.

Katalizatoriaus kempinė: žaliosios chemijos pažanga

Norėdami gauti naują itin efektyvų katalizatorių, komanda pagamino labai poringą keraminę kempinę (100 kartų plonesnę nei žmogaus plaukai), turinčią įvairių specializuotų veikliųjų medžiagų.

Iš pradžių molekulės patenka į kempinę didelėmis poromis, kur joms įvyksta pirmoji cheminė reakcija, o paskui pereina į mažesnes poras, kur vyksta antroji reakcija.

Tai yra pirmas kartas, kai sukurtas daugiafunkcinis katalizatorius, galintis nuosekliai atlikti kelias chemines reakcijas viename katalizatoriuje, ir tai gali būti žaidimų keitiklis pasaulinei rinkai už 34 milijardus dolerių katalizatorių.

Tyrimų profesorė Karen Wilson, taip pat iš RMIT, teigė, kad nauja katalizatoriaus konstrukcija parodo, kaip žmogaus ląstelių fermentai koordinuoja sudėtingas chemines reakcijas.

“Anksčiau buvo sukurti katalizatoriai, kurie gali sukelti daugybę vienu metu vykstančių reakcijų, tačiau šie metodai mažai kontroliuoja chemiją, yra veiksmingi ir nenuspėjami”, – sakė Wilsonas.

„Biologiškai įkvėptas požiūris nukreiptas į gamtos katalizatorius (fermentus), kad būtų sukurtas galingas ir tikslus būdas reaguoti kelis kartus tam tikra seka.

“Tai tarsi nano mastelio gamybos linija cheminėms reakcijoms. Visa tai yra mažoje, labai efektyvioje ir labai efektyvioje katalizatoriaus dalelėje.”

Pasidaryk pats dyzelinas: remti paskirstyto biokuro gamybą

Kempinės formos katalizatorius yra nebrangu gaminti be tauriųjų metalų.

Šiems katalizatoriams reikia daugiau nei didelio indo, kad būtų gaminamas mažai anglies turinčio biodyzelino su žemės ūkio atliekomis, mišinys šildomas ir lygus.

Tai yra žemų technologijų, nebrangus metodas, kuris gali paspartinti paskirstyto biokuro gamybą ir sumažinti pasitikėjimą iškastiniu kuru pagamintu dyzelinu.

“Tai ypač svarbu besivystančiose šalyse, nes dyzelinas yra kuro šaltinis vidaus elektros generatoriams”, – sakė Wilsonas.

“Jei mes įgalinsime ūkininkus biodyzeliną gaminti tiesiai iš žemės ūkio atliekų, tokių kaip sūdyti ryžiai, anakardžiai ir spengimas ausyse, jų žemėje, tai padėtų spręsti kritines energijos nepritekliaus ir anglies dvideginio išmetimo problemas”.

Nors nauji katalizatoriai gali būti nedelsiant naudojami biodyzelino gamybai, juos toliau galima lengvai pritaikyti kurui gaminti iš žemės ūkio ir miškų ūkio atliekų, senų guminių padangų ir dumblių.

Tolesni „RMIT“ mokslo mokyklos tyrimų grupės žingsniai yra padidinti katalizatorių gamybą nuo gramų iki kilogramų ir pritaikyti 3D spausdinimo technologijas, kad būtų spartesnė komercializacija.

“Mes taip pat tikimės išplėsti cheminių reakcijų spektrą, įtraukdami šviesą ir elektrinį aktyvavimą pažangiausioms technologijoms, tokioms kaip dirbtinė fotosintezė ir kuro elementai”, – sakė Lee.

“Ir mes norime bendradarbiauti su potencialiais verslo partneriais kurdami įvairius katalizatorius, kurie yra komerciškai prieinami įvairioms programoms”.

Nuoroda: „Hierarchiškai akytas erdviškai stačias rūgštis–Pagrindinis kaskados ir antagonistinių reakcijų katalizatorius “Mark A. Isaacs, Christopher MA Parlett, Neil Robinson, Lee J. Durndell, Jinesh C. Manayil, Simon K. Beaumont, Shan Jiang, Nicole S. Hondow, Alexander C. Lamb, Deshetti Jampaiah , Michael L. Johns, Karen Wilson ir Adam F. Lee, 2020 m. Spalio 26 d., Gamtos katalizė.
DOI: 10.1038 / s41929-020-00526-5

Tyrimą finansavo Australijos tyrimų taryba („Discovery“, „Linkage“, „Industrial Transformation Training Centers“).

Šį tyrimą atliko bendradarbiai iš Londono universiteto koledžo, Mančesterio universiteto, Vakarų Australijos universiteto, Plimuto universiteto, Astono universiteto, Durhamo universiteto ir Lydso universiteto.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Naujos biologiškai įkvėptų, šviesą sugeriančių nanomedžiagų klasės sintezė

POSS-peptoido molekulės savaime susirenka į romboidinius nanokristalus. Paskola Stephanie King iliustracija Ramiojo vandenyno šiaurės vakarų nacionalinė laboratorija Gamtos įkvėpti Ramiojo vandenyno šiaurės...

Naujos priemonės, reikalingos augalų ligų prevencijai

Žiūrėkite užkrėstą kraują, kuris gali padėti apsaugoti maistą. Medžių ligos nesibaigia prie tautos sienų, o mylios vandenynų taip pat nesustabdo jų plitimo. Štai kodėl,...

Omega-3 derinimas su liaudies papildais gali pakenkti širdžiai

Gydytojai dažnai rekomenduoja omega-3, kurie padeda pacientams sumažinti cholesterolio kiekį ir pagerinti širdies sveikatą. Šie omega-3 gali būti iš riebių žuvų, tokių kaip...

Paviršių poveikis ploniems atominiams puslaidininkiams

Naudodami ultravioletinius spindulius, tyrėjai ištyrė 2-D puslaidininkių (violetinių) elektronines charakteristikas, nes duomenų žemėlapyje padidėja substrato sluoksnių (žalių) skaičius. Raudonas apskritimas žymi elektronines savybes, kurios...

Norėdami pagreitinti atradimą, didelio matmens infraraudonųjų spindulių mikroskopija išeina iš tinklelio

Plytelių rašto, naudojamo skenuoti C. elegans apvalųjį kirminą, pavyzdys. Netinklinis modelis suteikia atrankos algoritmui didesnį lankstumą greitai panaudojant dominančias sritis. Autoriai: Elizabeth...

Newsletter

Subscribe to stay updated.