Alfonz, Zenóbia2020. október 30., péntek
Tudomány

Az élelmiszer ne az autót táplálja!

2019.01.21.MTA
National Geographic Magyarország

Belga kutatók az MTA Energiatudományi Kutatóközpont munkatársaival nem táplálékként használt kiindulási anyaggal új bioüzemanyag-előállítási módszert dolgoztak ki.

Forrás: Profimedia, Depositphotos Inc.

Egy európai uniós direktíva szerint 2020-ra az üzemanyagok legalább 10 százalékának biológiai eredetűnek kell lennie. A jelenleg használt bioetanol és biodízel előállításához főleg első generációs biomasszát használnak, ami azt jelenti, hogy táplálékul szolgáló alapanyagokból (pl. kukoricából, növényi olajokból) indulnak ki, ami versenyt támaszt az élelmiszerként történő felhasználással szemben. Ezért emberi fogyasztásra nem alkalmas, nem ehető, második generációs forrásokra, pl. cellulózra kell áttérni alternatív bioüzemanyagok előállításához. Ahhoz, hogy elérhető legyen a 10 százalékos cél 2020-ig, sürgősen új, nagy volumenű katalitikus folyamatokra van szükség, mert eddig a cellulóz nagyléptékű kémiai átalakítására nem állt rendelkezésre megfelelő technológia.

A Leuveni Katolikus Egyetem belga kutatói (Bert Sels és munkatársai) együttműködve az MTA Energiatudományi Kutatóközpont magyar kutatóival (Korányi Tamással és Szarvas Tiborral) cellulózból és lignocellulózból biobenzint állítottak elő egy új technológiával, valamint ezt az eljárást közvetlenül beépítették működő petrolkémiai finomítói folyamatokba, eredményeiket pedig a Nature Energy című folyóiratban közölték.

Cellulóz és benzin – egy katalitikus barátság kezdete
A hagyományos olajfinomítókban a nyersolajat különböző forráspontú frakciókra desztillálják. Egyik ilyen alacsony forráspontú frakció a könnyűbenzin, amely főleg 5 és 6 szénatomszámú (C5-C6) alkánokból (vagyis telített szénhidrogénekből) áll. A cellulózt felépítő monoszacharidnak, a glükóznak is 6 szénatomos váza van, ami C6-alkánokká alakítható enyhe körülmények között végzett hidrodeoxigénezési (HDO) reakcióval.

A belga kutatók az említett könnyűbenzin-frakciót használták az új kétfázisú reakció szerves fázisának, amelyben a cellulóz C6 alkánokra bomlott le, így az eredeti fosszilis alkánelegy biológiai eredetű alkánokkal dúsult fel.
Az új technológiát Folyadékfázisú Cellulóz – Nafta (FFC-N) eljárásnak nevezték el.

A kétfázisú katalitikus rendszer egy vizes és egy szerves fázisból áll. A vizes rétegben feloldott heteropolisav (H4SiW12O40) katalizátor „vágja szét” a cellulózt monoszacharid egységekre és tovább dehidratálja ezeket furánokká, pl. 5-hidroximetilfurfurállá (5-HMF). Ezek a gyűrűs köztitermékek átlépnek a szerves fázisba és ott a kétfunkciós sav-fém katalizátor (polisav-módosított Ru/C) HDO-val C6-alkánokká redukálja őket.

A bioetanol egy első generációs, fermentálással készített bioüzemanyag, melyet később fosszilis eredetű benzinnel kevernek össze. A szerzők 10% biobenzin-tartalmú üzemanyagot állítottak elő cellulózból egy kétfázisú (vizes-szerves) katalitikus folyamatban, szerves fázisként a nyersolaj-eredetű könnyűbenzint használták. A monoszacharidok bioalapú alkánokká (hexánná és pentánná), metilciklopentánná (MCP) és oxigenátokká alakulnak a folyamatban, így a vizes fázisból a szerves fázisba kerülnek.
Forrás: MTA EK

Elválik a bio a naftától
Korányi Tamás és Szarvas Tibor, az MTA Energiatudományi Kutatóközpont kutatóinak fontos szerepe volt a munkában, hiszen az FFC-N folyamatban képződő alkánelegy fosszilis (nafta) és biológiai eredetű (cellulóz) komponensekből áll – ezeket pedig kémiai úton nem lehet elkülöníteni. A módszer hatékonyságát, vagyis a biofeldúsulás mértékét a magyar kutatók határozták meg radiokarbon (14C) folyadékszcintillációs (Liquid Scintillation Counting, LSC) módszerrel. A 14C radioizotóp felezési ideje 5730 év, ezért ez a mérés csak a biológai eredetű szénatomokat detektálja, a fosszilis naftában már nincs „bioszén”. Összességében 11–18 százaléknyi biológiai eredetű szénfeldúsulást detektáltak, ami megfelel a 10 százalékos bioüzemanyag-tartalom igényének.

Irány a finomító!
Az új üzemanyag oktánszáma még nem kielégítő, ezért egy további izomerizációs lépésben az oktánszámot 80-ra növelik, így a biodúsított üzemanyag teljes értékű benzin lesz.

A módszer az olajfinomítói folyamatokba történő teljes integrálás miatt zökkenőmentesen beilleszthető a jelenleg működő infrastruktúrákba.

Az új FFC-N módszer versenyképes más „elsősorban lignin” technológiákkal, melyek kiindulási anyagként nyers lignocellulózt használnak, így nemcsak a cellulózt, hanem a lignocellulóz másik két komponensét, a hemicellulózt és a lignint is üzemanyaggá képesek alakítani. Az MTA EK kutatói már bekapcsolódtak a „elsősorban lignin” technológiák kutatásába is.

Hozzászólások

A Naprendszer egyik legérdekesebb aszteroidája

A Naprendszer egyik legérdekesebb aszteroidája

A mintegy 225 kilométer széles 16 Psyche a Mars és a Jupiter közötti fő kisbolygóöv egyik legnagyobb objektuma.

Új pályaadatok születtek az Apophis kisbolygóról

Új pályaadatok születtek az Apophis kisbolygóról

A kisbolygó a jövőben több alkalommal is elhalad a Föld közelében, a kérdés az, hogy ezek mennyire lesznek közeliek.

Mesterséges intelligencia fedezett fel egy új krátert a Marson

Mesterséges intelligencia fedezett fel egy új krátert a Marson

A NASA által használt mesterséges intelligencia (MI) az első, amely hasonló eredményt ért el.

Európa is részt vesz a Hold körüli űrállomás megépítésében

Európa is részt vesz a Hold körüli űrállomás megépítésében

Az Egyesült Államok az Artemis-program keretében egy olyan űrállomást is létre akar hozni a Holdnál, amely támogatni tudja a későbbi missziókat.

Mennyire megbízhatóak Elon Musk műholdjai?

Mennyire megbízhatóak Elon Musk műholdjai?

A SpaceX magánvállalat egyik terve az, hogy Starlink néven egy hatalmas műholdflottát hozzon létre.

Ajánlataink

Gombatermesztéssel előállítható bioüzemanyag

Gombatermesztéssel előállítható bioüzemanyag

A szakértők olyan baktériumtörzset tenyésztettek, amely a gombatermesztés után keletkező hulladékban él.

Sokkal olcsóbb lehet a bioüzemanyag előállítása

Sokkal olcsóbb lehet a bioüzemanyag előállítása

A Rutgers és a Michigani Állami Egyetem munkatársai olyan technikát fejlesztettek ki, amely csökkentheti a biomassza bioüzemanyaggá történő átalakításának költségét.

National Geographic 2020. októberi címlap

Előfizetés

A nyomtatott magazinra,
12 hónapra

9 960 Ft

Korábbi számok

National Geographic 2010. januári címlapNational Geographic 2010. februári címlapNational Geographic 2010. márciusi címlapNational Geographic 2010. áprilisi címlapNational Geographic 2010. májusi címlapNational Geographic 2010. júniusi címlapNational Geographic 2010. júliusi címlapNational Geographic 2010. augusztusi címlapNational Geographic 2010. szeptemberi címlapNational Geographic 2010. októberi címlapNational Geographic 2010. novemberi címlapNational Geographic 2010. decemberi címlapNational Geographic 2011. januári címlapNational Geographic 2011. februári címlapNational Geographic 2011. márciusi címlapNational Geographic 2011. áprilisi címlapNational Geographic 2011. májusi címlapNational Geographic 2011. júniusi címlapNational Geographic 2011. júliusi címlapNational Geographic 2011. augusztusi címlapNational Geographic 2011. szeptemberi címlapNational Geographic 2011. októberi címlapNational Geographic 2011. novemberi címlapNational Geographic 2011. decemberi címlapNational Geographic 2012. januári címlapNational Geographic 2012. februári címlapNational Geographic 2012. márciusi címlapNational Geographic 2012. áprilisi címlapNational Geographic 2012. májusi címlapNational Geographic 2012. júniusi címlapNational Geographic 2012. júliusi címlapNational Geographic 2012. augusztusi címlapNational Geographic 2012. szeptemberi címlapNational Geographic 2012. októberi címlapNational Geographic 2012. novemberi címlapNational Geographic 2012. decemberi címlapNational Geographic 2013. januári címlapNational Geographic 2013. februári címlapNational Geographic 2013. márciusi címlapNational Geographic 2013. áprilisi címlapNational Geographic 2013. májusi címlapNational Geographic 2013. júniusi címlapNational Geographic 2013. júliusi címlapNational Geographic 2013. augusztusi címlapNational Geographic 2013. szeptemberi címlapNational Geographic 2013. októberi címlapNational Geographic 2013. novemberi címlapNational Geographic 2013. decemberi címlapNational Geographic 2014. januári címlapNational Geographic 2014. februári címlapNational Geographic 2014. márciusi címlapNational Geographic 2014. áprilisi címlapNational Geographic 2014. májusi címlapNational Geographic 2014. júniusi címlapNational Geographic 2014. júliusi címlapNational Geographic 2014. augusztusi címlapNational Geographic 2014. szeptemberi címlapNational Geographic 2014. októberi címlapNational Geographic 2014. novemberi címlapNational Geographic 2014. decemberi címlapNational Geographic 2015. januári címlapNational Geographic 2015. februári címlapNational Geographic 2015. márciusi címlapNational Geographic 2015. áprilisi címlapNational Geographic 2015. májusi címlapNational Geographic 2015. júniusi címlapNational Geographic 2015. júliusi címlapNational Geographic 2015. augusztusi címlapNational Geographic 2015. szeptemberi címlapNational Geographic 2015. októberi címlapNational Geographic 2015. novemberi címlapNational Geographic 2015. decemberi címlapNational Geographic 2016. januári címlapNational Geographic 2016. februári címlapNational Geographic 2016. márciusi címlapNational Geographic 2016. áprilisi címlapNational Geographic 2016. májusi címlapNational Geographic 2016. júniusi címlapNational Geographic 2016. júliusi címlapNational Geographic 2016. augusztusi címlapNational Geographic 2016. szeptemberi címlapNational Geographic 2016. októberi címlapNational Geographic 2016. novemberi címlapNational Geographic 2016. decemberi címlapNational Geographic 2017. januári címlapNational Geographic 2017. februári címlapNational Geographic 2017. márciusi címlapNational Geographic 2017. áprilisi címlapNational Geographic 2017. májusi címlapNational Geographic 2017. júniusi címlapNational Geographic 2017. júliusi címlapNational Geographic 2017. augusztusi címlapNational Geographic 2017. szeptemberi címlapNational Geographic 2017. októberi címlapNational Geographic 2017. novemberi címlapNational Geographic 2017. decemberi címlapNational Geographic 2018. januári címlapNational Geographic 2018. februári címlapNational Geographic 2018. márciusi címlapNational Geographic 2018. áprilisi címlapNational Geographic 2018. májusi címlapNational Geographic 2018. júniusi címlapNational Geographic 2018. júliusi címlapNational Geographic 2018. augusztusi címlapNational Geographic 2018. szeptemberi címlapNational Geographic 2018. októberi címlapNational Geographic 2018. novemberi címlapNational Geographic 2018. decemberi címlapNational Geographic 2019. januári címlapNational Geographic 2019. februári címlapNational Geographic 2019. márciusi címlapNational Geographic 2019. áprilisi címlapNational Geographic 2019. májusi címlapNational Geographic 2019. júniusi címlapNational Geographic 2019. júliusi címlapNational Geographic 2019. augusztusi címlapNational Geographic 2019. szeptemberi címlapNational Geographic 2019. októberi címlapNational Geographic 2019. novemberi címlapNational Geographic 2019. decemberi címlapNational Geographic 2020. januári címlapNational Geographic 2020. februári címlapNational Geographic 2020. márciusi címlapNational Geographic 2020. áprilisi címlapNational Geographic 2020. májusi címlapNational Geographic 2020. júniusi címlapNational Geographic 2020. júliusi címlapNational Geographic 2020. augusztusi címlapNational Geographic 2020. szeptemberi címlapNational Geographic 2020. októberi címlap

Hírlevél feliratkozás

Kérjük, erősítsd meg a feliratkozásod az e-mailben kapott linkre kattintva!

Kövess minket