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研究团队用碱液、尿素预处理有害绿藻 提升生物燃料产量

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58京牌 60多年来,藻类一直被视为生产生物燃料的潜在原料。然而,受细胞壁中纤维素的影响,其内部的关键分子很难被接触到并转化为生物气体。,一国际研究团队成功使用尿素和氢氧化钠(NaOH)对藻类进行预处理。在初始实验条件下,这种预处理可以分解纤维素,使生物气体增加一倍以上。该团队的研究人员分别来自哈尔滨工程大学(Harbin Engineering University)、国立科技大学(National University of Sciences and Technology)和聊城大学(Liaocheng University)。

在对照图像(左)中,基质光滑且完整,但在经NaOH-尿素预处理后的图像(右)中,基质被分解。(图片来源:AIP)

研究人员Yue Shi表示:“以往报告显示,NaOH和尿素有望改变纤维素的溶解度。我们从中受到启发,想要探索这是否有助于克服消化藻类的巨大挑战。”

为了使用藻类生产生物气体,研究人员通常采用自然发生的厌氧消化过程。其中有一种细菌可以分解藻类,并产生富含甲烷的可提纯气体混合物。由此产生的甲烷可用于生产热能、电力、甲醇、汽车燃料和其他清洁能源。

本研究为优化此类能源生产条件提供了第一步,包括测试碱液-尿素预处理在时间、温度和浓度上的变化。具体来说,这项研究中的最有效组合是在零 下16°C 进行50分钟预处理,碱液-尿素浓度为5.89%。结果显示,可变因素之间的相互作用很明显。通过扫描电子显微镜成像可以看出,预处理能够导致明显的微结构变化。

现在,由于化石燃料资源减少,及其对环境的潜在危害,全球对负担得起的可再生能源的兴趣与日俱增。此外,将对环境有害的材料,作为这些工艺的原材料,可能具有双重意义。例如,循环经济模式建议从源头回收废弃资源和有害环境的产品,并将其用作能够替代现有资源的材料原料。

本项研究中使用的原料为浒苔(Enteromorpha)。这种大型藻类或海藻能够引起绿潮,即藻类过度生长对旅游业、水产业和自然生态系统造成危害。自1960年代以来,绿潮现象对全球经济和生态造成的影响不断升级。收集这种自然生长的季节性藻类,并将其转化为具有成本效益和可持续的生物燃料,除了获得清洁能源之外,还将带来社会和经济效益,进一步促进循环经济发展。

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