从梦想到现实：低成本、碳中性生物燃料终成现实

从梦想到现实：低成本、碳中性生物燃料终成现实加州大学洛杉矶分校的CharlesCai和一个新安装的20加仑CELF反应器，该反应器将用于放大项目。图片来源：StanLim/UCR生物燃料要想与石油竞争，生物精炼操作的设计必须更好地利用木质素。木质素是植物细胞壁的主要成分之一。它为植物提供了更高的结构完整性和抵御微生物侵袭的能力。然而，木质素的这些天然特性也使其难以从植物物质（也称为生物质）中提取和利用。加州大学河滨分校副研究员CharlesCai说："木质素利用是以最经济、最环保的方式从生物质中提取所需物质的关键。设计一种能够更好地利用生物质中的木质素和糖的工艺，是这一领域最令人兴奋的技术挑战之一"。为了克服木质素障碍，Cai发明了CELF，即共溶剂增强木质纤维素分馏技术。这是一种创新的生物质预处理技术。"在生物质预处理过程中，CELF使用四氢呋喃或THF来补充水和稀酸。它提高了整体效率，并增加了木质素提取能力，"Cai说。"最重要的是，四氢呋喃本身可以用生物质糖类制成。"CELF在经济和环境方面的优势一篇具有里程碑意义的《能源与环境科学》论文详细介绍了CELF生物精炼厂与石油燃料和早期生物燃料生产方法相比，在多大程度上具有经济和环境效益。这篇论文由加州大学洛杉矶分校蔡的研究团队、橡树岭国家实验室管理的生物能源创新中心（CenterforBioenergyInnovation）和美国国家可再生能源实验室（NationalRenewableEnergyLaboratory）合作完成，由美国能源部科学办公室提供资金支持。其中，研究人员考虑了两个主要变量：哪种生物质最理想，以及提取木质素后如何处理。加州大学河滨分校副研究员查CharlesCai发明了生物质预处理技术CELF，该技术可使下一代生物燃料与石油燃料竞争。图片来源：StanLim/UCR第一代生物燃料生产使用玉米、大豆和甘蔗等粮食作物作为原材料或原料。由于这些原料占用了粮食生产所需的土地和水资源，用它们来生产生物燃料并不理想。第二代操作使用非食用植物生物质作为原料。生物质原料的例子包括制粉过程中产生的木材残渣、甘蔗渣或玉米秸秆，这些都是林业和农业生产过程中大量的低成本副产品。根据能源部的数据，仅在美国，每年就有多达10亿吨的生物质可用于制造生物燃料和生物产品，能够替代30%的石油消耗，同时还能创造新的国内就业机会。研究人员发现，与碳密度较低的玉米秸秆相比，CELF生物精炼厂能更充分地利用植物物质，从而产生更大的经济和环境效益。研究人员通过在CELF生物精炼厂中使用杨木，证明了可持续航空燃料的生产成本可低至每加仑汽油当量3.15美元。而目前美国每加仑航空燃料的平均价格为5.96美元。美国政府以可再生识别码信用额度的形式发放生物燃料生产信用额度，这是一种旨在促进国内生物燃料生产的补贴。为第二代生物燃料发放的D3级信用额度通常以每加仑1美元或更高的价格进行交易。该文件表明，按照这个价格，人们可以预期从这项业务中获得20%以上的回报率。Cai说："与玉米秸秆这样的廉价原料相比，多花一点钱购买杨树这样碳含量更高的原料仍然能产生更多的经济效益，因为你可以用它制造更多的燃料和化学品。"该论文还说明了木质素的利用如何在保持尽可能低的碳足迹的同时，对整个生物精炼厂的经济效益做出积极贡献。在旧的生物精炼模式中，生物质是在水和酸中煮熟的，木质素除了其热值外大多无法利用。老式的生物炼油厂会选择燃烧木质素来补充热量和能源，因为它们大多只能利用生物质中的糖分--这是一个成本高昂的提议，会使很多价值落空。除了更好地利用木质素，CELF生物炼制模型还建议生产可再生化学品。这些化学品可用作生物塑料和食品饮料调味化合物的基本成分。这些化学品吸收了植物生物质中的部分碳，而这些碳不会以二氧化碳的形式释放回大气中。"添加四氢呋喃有助于降低预处理的能源成本，并有助于分离木质素，这样就不必再焚烧木质素了。除此之外，我们还可以制造可再生化学品，帮助我们实现近乎零的全球变暖潜能值，"Cai说。"我认为这将从第二代生物燃料迈向第二+代生物燃料。"鉴于该团队最近取得的成功，能源部生物能源技术办公室向研究人员提供了200万美元的资助，用于在加州大学洛杉矶分校建立一个小规模的CELF试验工厂。蔡希望通过试验工厂的示范，促成对该技术的更大规模投资，因为利用化石燃料产生的能源会加剧全球变暖并对地球造成伤害。"十多年前，我开始从事这项工作，因为我想产生影响。我想找到化石燃料的可行替代品，我和我的同事们已经做到了，"Cai说。"利用CELF，我们已经证明有可能从生物质和木质素中制造出具有成本效益的燃料，并帮助遏制我们向大气中的碳排放。"编译自:ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1424164.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1424164.htm

木质素研究的突破有望催生出具有成本竞争力的碳中性喷气燃料

木质素研究的突破有望催生出具有成本竞争力的碳中性喷气燃料SAF并不是一种完美的绿色航空解决方案--事实上，目前还不存在完美的解决方案。使用SAF代替喷气燃料仍然会产生二氧化碳，但它是一种纯度更高的燃料，在燃烧更清洁、硫和微粒排放大幅减少的同时，还能多产生3%的能量。它消除了石油开采和提炼过程中的全部排放成本，根据所使用的原料，甚至可以实现净碳负排放--所有这一切都无需改装喷气发动机。它与生物燃料不同，第二代SAF不使用玉米、甘蔗、大豆或其他粮食作物。这是对土地和水资源令人发指的浪费。取而代之的是使用磨粉作业产生的木材残渣、甘蔗渣、玉米秸秆等原料，以及其他廉价、丰富的废料产品。加州大学河滨分校的研究人员认为，问题出在木质素上，这是植物细胞中的一种关键结构成分。木质素坚韧而富有弹性，赋予了树木力量，同时也使得从生物质中提取碳作为燃料变得困难，尤其是在处理较硬的木材时。事实上，许多企业选择直接燃烧木质素来获取热能和电能，这种工艺虽然具有经济意义，但从环保角度看却绝对不可取。研究副教授CharlesKai与新安装的20加仑CELF反应器合影，该反应器将用于推广CELF生物精炼技术项目。然而，加州大学河滨分校的研究小组开发出一种预处理方法，大大改变了这一等式。在生物质预处理过程中将四氢呋喃（THF）加入水和稀酸中，研究小组发现可以显著提高整体效率，同时利用生物质中的木质素和糖生成燃料。其结果是：废弃生物质能带来更多的航空效益。使用玉米秸秆可增加18%的燃料，使用THF预处理后，每吨干原料的汽油当量从44加仑（167升）增加到51.8加仑（196升）。至于木质素含量较高的韧性杨木，每吨干原料的汽油当量产量高达75.9加仑（287升），几乎是传统工艺从玉米秸秆中榨取的汽油当量的两倍。最重要的是，THF预处理化学品成本低廉，而且特别容易获得，因为它可以用SAF工厂已经在加工的生物质糖来制造。GlobalAir在撰写本报告时引用的美国Jet-A的平均价格为每加仑6.45美元，SAF的平均价格为每加仑9.28美元。根据加州大学河滨分校团队的计算，其CELF（共溶剂增强木质纤维素分馏）生产工艺的生产成本可低至每加仑3.15美元。这是否意味着80%的清洁喷气燃料只需普通喷气燃料一半的价格？不；生产成本并没有考虑运输、物流、商业成本或利润，化石燃料的价格仍然受益于巨大的规模经济。早在2021年11月，国际能源署（IEA）就将每加仑化石燃料的生产成本估算为1.14美元至3.03美元，而根据IndexMundi的数据，当时这种极不稳定的商品的售价为每加仑2.19美元。更不用说，还有各种生物燃料额度之类的因素要考虑，所以很难确定最终对价格的影响。但是，如果它真的如其所言，这一开发显然能更好地利用废木材，并应大幅降低SAF的价格。由于价格是采用这种技术的主要障碍，因此这将是可持续交通领域的一次巨大飞跃。"十多年前，我就开始了这项工作，因为我想产生影响，"里弗赛德团队负责人、副研究员查尔斯-凯（CharlesKai）在一份新闻稿中说。"我想找到化石燃料的可行替代品，我和我的同事们已经做到了。利用CELF，我们已经证明有可能从生物质和木质素中制造出具有成本效益的燃料，并帮助遏制我们向大气中的碳排放。木质素利用是以最经济、最环保的方式从生物质中提取所需物质的关键。设计一种能够更好地利用生物物质中的木质素和糖的工艺，是这一领域最令人兴奋的技术挑战之一。"该团队的研究论文在《能源与环境科学》杂志上公开发表。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1416991.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1416991.htm

科学家用废木头制成不易用烂又容易生物降解的饮环保吸管

科学家用废木头制成不易用烂又容易生物降解的饮环保吸管虽然我们已经看到了其他实验性的环保吸管，但有些（如那些由纸制成的）在潮湿时就会分解，而其他（如那些由甘蔗制成的）则需要复杂的生产过程。非一次性的多用吸管当然是一种选择，尽管不是每个人在外出时都会随时带着这样的吸管。考虑到这些限制，韩国仁荷大学的科学家们将目光投向了木质素，这是一种有机聚合物，构成了包括树木在内的植物的大部分支撑组织。它也是纸浆和造纸业的副产品，以前曾被提出用于更便宜的电池、废弃的碳纤维和更坚固的混凝土等应用。研究人员将木质素与马铃薯淀粉或植物衍生的聚乙烯醇（PVA）相结合，然后向该混合物中添加柠檬酸。然后他们将浆液铺成薄片，将该薄片卷成圆柱体并使其干燥，然后在真空中以180ºC（356ºF）的温度加热该圆柱体。一批木质素基吸管由此产生的生物塑料沿着缝隙自我密封，形成一个长长的、细细的管子，被切割成单独的柔性吸管。这些吸管在浸入液体时不会变湿，甚至比传统的聚丙烯吸管更坚固。传统吸管在被暴露在大自然中两个月后仍然没有变化，但木质素吸管已经明显地生物降解了。关于这项研究的论文由DickensAgumba、DucHoaPham和JaehwanKim领导撰写--最近发表在ACSOmega杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1348075.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1348075.htm

科学家将木材废料转化为透明防雾涂料

科学家将木材废料转化为透明防雾涂料随着当前对循环经济和气候变化的重视，木质素（一种将木材中的细胞、纤维和容器结合在一起的有机物质）被认为是一种很有前途的可再生资源，可以取代化石材料。但目前，这种纸浆和造纸工业的副产品还未得到充分利用，其中约98%用于燃烧加热或发电。使用木质素的障碍之一是其分子结构复杂，难以分解。现在，芬兰阿尔托大学的研究人员开发出了一种方法，可以将木质素转化为具有防雾和防反射特性的生物基透明涂层。木质素纳米颗粒（LNPs）具有亲水性，适合制造纹理，因此非常适合光学应用，尤其是需要防雾性能的应用。然而，实现这一用途的一个问题是克服颗粒的不透明性，这需要精确控制薄膜厚度。在目前的研究中，研究人员着眼于减小LNPs的尺寸，以克服不透明性问题，因为较小的颗粒不容易混浊，而且散射光更均匀。该研究的第一作者亚历山大-亨恩（AlexanderHenn）说："光学涂层需要透明，但到目前为止，即使相当薄的木质素颗粒薄膜也是可见的。我们知道，小颗粒看起来不那么浑浊，所以我想了解能否通过将颗粒尺寸减小到最小来制作隐形颗粒膜。"为了缩小颗粒尺寸，研究人员通过乙酰化对木质素进行了化学改性，乙酰化是一种酯化反应，将乙酰官能团引入有机化合物中。使用乙酸驱动反应--在140°F（60°C）的相对较低温度下仅需10分钟--该过程产生了高浓度的超小型LNP，具有意想不到的特性。Henn说："我用乙酰化木质素制成的木质素颗粒具有相当令人惊讶的特性，这使得这项研究的其他部分变得非常有趣。例如，制作光子薄膜的可能性就完全出乎意料。"颗粒的小尺寸使研究人员能够控制层的厚度和外观，从透明的亚单层到多层薄膜，这使他们能够控制不同波长光的颜色和吸收率。快速而简单的乙酰化方法可产生可用于不同用途的木质素图/Henn等人/阿尔托大学(CCBY4.0)他们发现超薄透明涂层可以减少水滴造成的光散射，并得出结论：乙酰化木质素适合用作透明表面的防雾涂层。此外，通过加厚涂层和使用多层薄膜，研究人员可以控制涂层的颜色，从而获得明亮的黄色、蓝色和紫色。这些较厚的涂层还具有光子特性，即它们能反射光线。研究人员说，乙酰化反应的速度和简易性及其高产率意味着它可以扩大到工业水平，木质素是碳汇的额外好处。该研究的通讯作者之一莫妮卡-厄斯特伯格（MonikaÖsterberg）说："基于木质素的产品可能具有商业价值，同时还能起到碳汇的作用，有助于缓解目前对化石燃料的依赖并减少二氧化碳排放。像这样的高价值应用对于推动木质素的价值化，使我们不再仅仅将木质素用作燃料非常重要"。该研究发表在《化学工程杂志》上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1386587.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1386587.htm

广谱抗病毒药物：探索抗击新发疾病的新领域

广谱抗病毒药物：探索抗击新发疾病的新领域一项新的研究发现了潜在的广谱抗病毒药物，它们可以针对继续对未来大流行病构成重大威胁的多个RNA病毒家族。这项研究由加州大学洛杉矶分校（UCLA）分子和医学药理学系的GustavoGarciaJr.领导，测试了一个通过靶向病原体识别受体发挥作用的先天免疫激动剂库，并发现有几种药剂显示出前景，包括一种对RNA病毒家族成员表现出强大的抗病毒活性。正在进行的SARS-CoV-2大流行，自开始以来已经在全球范围内夺走了近700万人的生命，揭示了人类社会对新出现的病原体大规模爆发的脆弱性。虽然准确地预测了什么会引发下一次大流行，但作者说最近的流行病以及全球气候变化和RNA基因组的不断演变表明，节肢动物病毒（由蚊子等节肢动物传播的病毒）是首要的候选者。这些病毒包括基孔肯雅病毒（CHIKV）、登革热病毒、西尼罗河病毒和寨卡病毒。研究人员写道："鉴于它们已经显示出的流行潜力，找到针对这些病毒的有效广谱治疗方法是最重要的，因为它们已经成为大流行病的潜在媒介"。在他们于4月28日发表在《细胞报告医学》上的新研究中，研究人员发现，几种抗病毒药物在不同程度上抑制了这些虫媒病毒。"高级作者、加州大学洛杉矶分校分子和医学药理学系副教授VaithiArumugaswami说："研究中发现的最有效和最广泛的抗病毒剂是环状二核苷酸（CDN）STING激动剂，它也有望触发对癌症的免疫防御。"通过STING激动剂cAIMP的单剂量治疗诱导的强有力的宿主抗病毒反应能有效预防和减轻基孔肯雅病毒在小鼠模型中引起的衰弱的病毒性关节炎。"Arumugaswami补充说："这是一种非常有前途的治疗方式，因为受基孔肯雅病毒影响的人在最初感染后的数年甚至数十年里都会遭受病毒性关节炎的困扰。高级作者、密尔沃基市卫生局高级科学家ArunachalamRamaiah说："在分子水平上，与西尼罗河病毒和ZIKA病毒相比，CHIKV促使受感染的皮肤细胞（成纤维细胞）出现强大的转录（和化学）失衡，反映出属于不同家族的病毒在病毒介导的损伤（疾病发病机制）方面可能存在差异，尽管都是蚊子传播的病毒。"Ramaiah补充说："对宿主细胞转录变化的研究显示，cAIMP治疗可将细胞从CHIKV诱导的细胞修复、免疫和代谢途径失调的有害影响中拯救（逆转）出来。"该研究的结论是，STING激动剂对节肢动物传播的病毒和呼吸道病毒都表现出广谱抗病毒活性，包括在细胞培养模型中踩踏SARS-CoV-2和肠道病毒D68。Garcia指出："下一步是开发这些广谱抗病毒药物，与其他现有的抗病毒药物相结合，并在未来呼吸道和虫媒病毒疾病爆发时随时可用。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1357907.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1357907.htm

新冠口服抗病毒药物Ensitrelvir获准在日本使用

新冠口服抗病毒药物Ensitrelvir获准在日本使用这种新的抗病毒药物是由北海道大学的研究人员和日本一家大型制药公司盐野义合作开发的。这种药物被称为蛋白酶抑制剂，致力于阻断SARS-CoV-2复制所需的一种关键酶的活动。辉瑞公司著名的COVID-19抗病毒药物Paxlovid也是一种蛋白酶抑制剂。然而，ensitrelvir的工作方式有些不同，使其成为第一个进入临床使用的"非肽类"和"非共价"口服蛋白酶抑制剂。这意味着ensitrelvir比Paxlovid具有更高的生物利用度和更长的半衰期。因此，ensitrelvir只需每天服用一次，而且不需要搭配利托那韦，利托那韦是添加到Paxlovid配方中的第二种药物，用于减缓蛋白酶抑制剂的代谢。盐野义公司最初是在2月份向日本监管机构提出申请的，当时其在亚洲的2/3期试验的第一批数据开始陆续出现。当时，该国卫生当局暂停了授权，要求提供更多的试验数据。到9月底，盐野义宣布它已经达到了其主要的3期测试揭盲时刻，表明与安慰剂相比，该抗病毒药物成功地将病人的症状期缩短了24小时。该试验还表明，与安慰剂相比，抗病毒药物在治疗的第四天显著降低了病毒RNA载量水平。与其他在大流行病早期阶段进行的抗病毒3期试验不同，ensitrelvir是在Omicron为主的传播期，在主要接种疫苗的人群中进行了测试。因此，研究人员不再以住院和死亡作为主要衡量标准，而是转向观察病人的症状需要多长时间才能缓解。虽然位于亚洲的3期试验的初步结果已经足以让日本卫生当局紧急批准这种抗病毒药物，但其他国际监管机构可能正在等待今年早些时候启动的一项大型全球3期试验的数据。这项名为Activ-2D的多中心试验横跨欧洲、南美洲、北美洲、非洲和亚洲。大约1500名参与者将被招募，服用为期五天的ensitrelvir或安慰剂。与Paxlovid一样，治疗必须在症状出现的头五天内开始。与之前的第三阶段试验一样，主要终点将涉及跟踪症状解决的时间。Activ-2D试验的首席调查员AnnieLuetkemeyer说，与Paxlovid相比，ensitrelvir的价值在于它只是一种单片药，每天服用一次，相比辉瑞的药物要方便许多。Luetkemeyer在8月首次宣布该试验时说："S-217622[ensitrelvir]有可能简化COVID-19的治疗，因为它每天服用一次，无需增效助剂。由于COVID-19仍然是全球关注的一个主要问题，我们需要增加我们的治疗选择。我们希望S-217622将成为COVID-19治疗工具箱的一个重要补充"。ensitrelvir的到来标志着继辉瑞公司的Paxlovid和默克公司的molnupiravir之后第三个进入临床使用的SARS-CoV-2抗病毒药物。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1333645.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1333645.htm