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太阳能可将麦秸等生物质转化为绿色氢 更加环保有价值

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58京牌 ,借助于来自萨斯喀彻温大学(University Of Saskatchewan)加拿大光源(CLS)的技术,加拿大研究人员利用太阳能,将小麦秸秆等生物质转化为氢燃料和更有价值的生物化学品,并取得重要进展。这种方法更加高效、环保,而且更具经济效益。

 (图片来源:CLS)

卡尔加里大学(UCalgary)的助理教授Dr. Jinguang Hu表示,在利用生物质或植物材料生产能源方面,已有40多年的研究历史,其中最常见的是热化学和生物工艺,但这会导致碳排放和成本过高。

最近,Dr. Hu及其同事Dr. Md Golam Kibria重点探讨新型环保方法,以替代常规炼油厂采用的方法。他们开发的光生物精炼(photobiorefinery)法,利用太阳能分解麦秸等生物质,制造绿色氢气和一种高价值生物化学品。 

有效实施生物质光精炼法的关键在于麦秸预处理。Dr. Hu表示,植物细胞壁由复杂和高度组织化的纤维素结构构成,纤维素是生物质的主要组成部分。通过生物质预处理,破坏这些结构,使更多的材料暴露在由太阳能驱动的过程中。Kibria称,他们的目标是,找出一种不需要使用非再生资源的预处理方法,从而“大量减少碳排放,并降低成本”。 

研究人员利用CLS的硬X射线显微分析光束线,来比较生麦秸和经过多种方式预处理的秸秆,观察光精炼过程中的两种反应。结果表明,经过磷酸预处理,产生的绿色氢气和乳酸最多。乳酸通常应用于生物塑料和食品、化学和医疗行业。Kibria表示:“我们可以通过CLS设备,实时观察麦秸在光炼过程开始、进行及之后的稳定性,这为我们提供了很大的优势。” 

另一关键因素是,找到一种廉价易得的催化剂来驱动光精炼过程。本项研究发现,使用由碳和氮制成的低成本光催化剂效果最好。这种催化剂专为由可见光驱动的纤维素光重整而设计。 Dr. Hu表示:“所有的生物质都具有相似的化学成分。我们的研究表明,你可以调整预处理过程和催化剂,提升可再生有机材料的价值。”这一发现开辟了新途径,有助于将秸秆和其他植物材料转化为更有价值的绿色氢气和生物化学品。 

Kibria表示,下一步将继续研究“优化催化剂以捕捉更多的可见光光谱”,并着眼于商业化,以扩大光精炼规模。“因为生物质能捕获大气中的二氧化碳,所以我们可以利用这一工艺来保护环境,经济有效地生产绿色氢气和化学品。”

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