一种将普通藻类转化为丁醇的方法

2020-09-22 161藻类

阿肯色大学的一个化学工程师小组已经开发出一种将普通藻类转化为丁醇的方法,丁醇是一种可用于现有可燃发动机的可再生燃料。这项绿色技术得益于目前正在使用的一种清洁和充氧美国水道的工艺,它通过去除径流中化肥中多余的氮和磷而受益并增加了更大的价值。

藻类转化为丁醇,燃料可以用在汽车上

“我们可以让汽车开动,”助理教授兼项目负责人杰米·赫斯特金说我们的转换过程既高效又便宜。与乙醇相比,丁醇有许多优点,但最酷的是,我们实际上通过种植和收获原料,使河流和湖泊更加健康。”

Hestekin和他的研究小组-荣誉学院的本科生和数名研究生,其中包括博士生发现了一种将普通藻类转化为丁醇的方法,一个更有效率的发酵技术即种植藻类长槽,通常从5英尺2英尺宽,80英尺长,取决于操作的规模。这些水槽是由屏风或地毯制成的,尽管赫斯特金说藻类几乎可以在任何表面生长。

一种将普通藻类转化为丁醇的方法

藻类依靠氮、磷、二氧化碳和自然光存活,因此研究人员通过在水槽表面注入富含氮和磷的溪水来培育藻类。它们通过中空纤维膜传递高浓度的二氧化碳来促进这种生长,这种中空纤维膜看起来像一条长长的意大利面条。市政府和州政府,主要是在东海岸,已经实施了类似的大规模程序来解决所谓的“死区”,即过量的氮和磷杀死了鱼类和植物。

研究人员每隔五到八天用吸尘器或从屏幕上刮下这些藻类。在等待海藻干燥后,他们将海藻粉碎并研磨成细粉,作为从植物细胞中提取碳水化合物的手段。碳水化合物是由糖和淀粉组成的。在这个项目中,Hestekin的团队使用淀粉。他们用酸处理碳水化合物,然后加热使淀粉分解并转化为简单的天然糖。然后,他们开始了一个独特的,两步发酵过程,在这个过程中,生物体将糖转化为有机酸——丁酸、乳酸和乙酸。

发酵过程的第二阶段主要是丁酸及其转化为丁醇。研究人员使用了一种叫做电去离子的独特工艺,这是赫斯提金博士生开发的一种技术。这项技术包括使用一种特殊的膜,在施加电荷的过程中快速有效地分离酸。通过快速分离丁酸,该工艺提高了生产率,从而使转化过程更容易且成本更低。

研究意义

正如Hestekin所提到的,丁醇比乙醇有几个显著的优势,乙醇是目前汽油中的主要添加剂。丁醇单位质量释放更多的能量,并且可以在比乙醇更高的浓度下混合。它的腐蚀性比乙醇小,可以通过现有的管道运输。这些特性是对丁醇来源的优势的补充。与玉米不同,食品工业不需要藻类。此外,它几乎可以在任何地方种植,因此不需要大片宝贵的农田。

赫斯特金的团队目前正与纽约市环境保护部合作,利用皇后区罗克威污水处理厂种植的藻类制造生物燃料。

详细介绍从藻类到燃料项目的研究文章已提交给生物技术、生物工程和分离科学与技术。

引用

University of Arkansas, Fayetteville. "Algae converted to butanol; Fuel can be used in automobiles." ScienceDaily. ScienceDaily, 2 March 2011. www.sciencedaily.com/releases/2011/03/110301200638.htm.

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