Vilma, Ünige, Csaba2020. december 05., szombat
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

Rég elpusztult csillagokra bukkantak

Rég elpusztult csillagokra bukkantak

Nagyon ősi szupernóvák maradványait észlelték, a szakértők szerint a ritka környezet segíthette az objektumok fennmaradását.

Az egyik legfontosabb idegtudományi díj 2020-as kitüntetettje: Buzsáki György

Az egyik legfontosabb idegtudományi díj 2020-as kitüntetettje: Buzsáki György

Buzsáki György agykutatót, a New York-i Egyetem Biggs-

Épül az ország legnagyobb közösségi asztrofotós távcsöve

Épül az ország legnagyobb közösségi asztrofotós távcsöve

A Pest megyei Sülysápon épül az ország első, nagy teljesítményű, asztrofotós célokat kiszolgáló csillagászati távcsöve.

Laboratóriumban előállított csirkehús

Laboratóriumban előállított csirkehús

Szingapúr a világon elsőként engedélyezte laboratóriumi körülmények között előállított csirkehús értékesítését - írja az MTI a BBC News cikke alapján.

Sikeresen landolt a kínai mintagyűjtő holdszonda

Sikeresen landolt a kínai mintagyűjtő holdszonda

A Csang'e 5 szonda hamarosan kőzetmintákkal térhet vissza a Holdról.

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. novemberi címlap

Előfizetés

A nyomtatott magazinra,
12 hónapra

11 160 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 címlapNational Geographic 2020. novemberi címlap

Hírlevél feliratkozás

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

Kövess minket