如何將生物燃料廢棄物變成廉價的生態塑料

生物塑料-12-4對可生物降解PLA的需求不斷增加,預計2020每年將達到約1百萬噸。 (圖片來源:Bo Cheng /蘇黎世聯邦理工學院)

為了生產可生物降解的塑料,製造商越來越多地轉向聚乳酸(PLA)。 2020對PLA的需求預計將達到每年一百萬噸。

目前,大多數解放軍是通過糖發酵產生的,但研究人員說,他們已經開發生產出它更便宜和更清潔的方式:使用甘油,廢副產品生產生物柴油。

甘油是第一代生物燃料製造中的副產品,因此不是高品位但含有灰分和甲醇殘留物。

生物塑料2-12-4粗生物柴油含有大量的甘油(黑相)。 (圖片來源:Bo Cheng /蘇黎世聯邦理工學院)

“沒有人知道如何處理這些廢甘油,”蘇黎世聯邦理工學院博士生,康德拉格·亨格布勒教授領導的研究小組的一部分Merten Morales說。

這種廢物越來越豐富,3中的2014兆噸級預計將由4增加到超過2020兆噸級。 由於其雜質,甘油不適用於化學或製藥工業。

它也不是一個好的能源,因為它不能很好地燃燒。

“通常情況下,它應該通過廢水處理,但為了節省資金,因為它沒有毒性,一些公司將其在河流中處理或餵給牲畜。 但人們擔心這會對動物產生怎樣的影響。“

20少百分之CO2

與發酵相比,新程序使CO2總排放量減少了20%:每生產一公斤乳酸,採用新方法排放的6公斤CO2與使用傳統技術的7.5公斤相比。

此外,通過降低整個過程的成本,研究人員計算出潛在利潤增加了17倍。

“我們的計算甚至相當保守,”莫拉萊斯說。 “我們假設甘油原料質量相對較好。 但它也適用於低質量的甘油,甚至更便宜。“

流程如何運作

首先將甘油酶促地轉化為稱為二羥基丙酮的中間體,其通過非均相催化劑進一步加工以產生乳酸。

由化學和生物工程研究所教授JavierPérez-Ramírez領導的團隊設計了一種具有高反應性和長壽命的催化劑。 它由微孔礦物質,沸石組成,其結構促進孔隙內的化學反應。

Pérez-Ramírez的團隊與Hungerbühler小組合作,逐步改進催化劑,同時對整個程序進行生命週期評估。

“如果沒有評估和與傳統方法的比較,我們可能會對我們研究中使用的初始催化劑設計感到滿意,結果證明它比發酵更不環保,”Pérez博士生Pierre Dapsens解釋道。拉米雷斯集團。

通過改進催化劑設計的幾個方面,研究人員最終能夠從環境和經濟的角度來超越糖發酵。

通過轉換為可再生資源,工業流程通常變得“可持續”。

“然而,考慮到整個過程 - 從原料來源到最終產品,包括廢物管理 - 你會發現,所謂的可持續生產方法不一定比傳統方法更具可持續性,”Cecilia Mondelli補充道,高級催化工程小組的資深科學家,也參與了這項研究。

閱讀有關該期刊中方法的更多信息 能源和環境科學.

資源: 蘇黎世聯邦理工學院
原始研究

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