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

新研发的无热植物压榨机可以同时生产生物燃料和抗病毒药物

新研发的无热植物压榨机可以同时生产生物燃料和抗病毒药物为了创造一个能够从植物物质中提取水分的过程，以至于不需要热干燥，日本冈山大学的研究人员创造了一个滚动压缩机。然后他们将雪松木板、雪松碎片和一种被称为Alpiniazerumbet的生姜品种送入压机。然后将所有三种脱水材料变成颗粒，并进行燃烧，以评估它们作为燃料的有效作用。科学家们发现，雪松木板和姜类植物的压缩性比木屑更好，他们认为这是由于植物材料的内部结构以一种结构化的方式排列，而不是以木屑中更混乱的方式排列。想想看，把一管牙膏从底部卷起来。你能够从一个笔直和空心的管子中提取更多的东西，而不是从一个纵横交错的不同通道中提取。他们还发现，由雪松木板制成的颗粒在燃烧时产生的热值比生姜植物还要高。雪松颗粒的燃烧水平与总部设在瑞士的国际标准化组织（ISO）制定的标准相符，而生姜的燃烧水平约为标准的95%。(ISO是一个国际组织，在广泛的行业中制定标准)。"我们的方法不需要时间，不需要库房，也不需要额外的热干燥，可以现场操作，"研究报告的共同作者，冈山大学病理学和实验医学系的助理教授ToshiakiOhara说。"这种压缩机可以挤压木材和草药，使我们可以利用当地种植的植物促进生物质发电。这些特点对推进当地的可持续发展是有益的"。此外，即使生姜植物的燃烧效率低于最佳状态，但它们产生了最多的水溶性木质素，这种化合物长期以来一直是木浆和造纸业的一个分支，其潜在用途越来越受到关注，包括其作为抗病毒的应用。2021年的一项研究表明，植物材料的热干燥会对木质素的水溶性产生负面影响。这就是为什么新的无热干燥植物的方法有希望的原因之一，因为水溶性可以扩大一种物质的利用程度。在日本的研究中，从生姜植物以及在较小程度上从雪松片中提取的木质素有效地抑制了导致流感和猪流行性腹泻的病毒的活性。以前的研究表明，基于木质素的涂层能有效地击败2型单纯疱疹病毒和艾滋病毒。研究报告的共同作者、冈山大学跨学科科学研究中心的YutaNishina博士说："通过这种方法获得的非化学提取的水溶性木质素可以在医学、化妆品和畜牧业领域找到应用。"这项研究已经发表在《材料循环和废物管理》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1337551.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1337551.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

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

研究：气候变化正在使生物质燃料和技术的可用性面临风险

研究：气候变化正在使生物质燃料和技术的可用性面临风险一项新研究发现，随着气候变化导致的温度上升，最大限度地利用来自植物、木材和废物的生物质作为可再生能源和石化产品替代品的机会之窗正在关闭。相关研究报告已于当地时间9月7日发表在《自然》上。该研究调查了生物质开发的可持续性。研究人员表示，如果不采取紧急行动以减少化石燃料、改用生物能源和其他可再生能源，那么气候变化将减少作物产量并降低生物质原料的可用性。他们还称，减少粮食产量还可能激励耕地扩张、增加土地利用变化带来的温室气体排放并进一步加快气候变化的速度。该研究的论文共同作者、来自约克大学化学系的JamesClark教授说道：“生物质燃料和原料提供了一种可再生的能源和石化产品的可行替代品，但我们的研究结果是一个严峻的警告，如果我们继续让全球气温上升那么气候变化将使它们的可用性面临风险。有一个临界点，在这个点，气候变化将严重阻碍我们减轻其最坏影响的能力。如果我们要最大限度地发挥其优势，现在就必须使用具有碳捕获和储存功能的生物质，包括制造生物基化学品。”在许多气候减缓评估中，包括政府间气候变化专门委员会(IPCC)的最新报告强调了碳捕集跟封存的生物能源(BECCS)是实现《巴黎协定》中规定的升温2℃或1.5℃目标的战略中的一个关键因素。研究人员使用全球数据来模拟作物产量对平均温度上升、氮肥强度、大气中的二氧化碳浓度和降水的反应。他们发现，如果向BECCS的转换被推迟到本世纪下半叶，那么生物质产量将因气候变化而大大减少。这将导致无法实现2℃的目标并危及到全球粮食安全。如当BECCS从2040年推迟到2060年时，科学家们发现，用于生物质技术的农业残余物产量减少将降低BECCS的能力并使全球变暖在2200年之前从1.7℃增加到3.7℃，全球人均每日作物热量从210万卡路里下降到150万卡路里。科学家们计算出，在这种情况下，粮食贸易的规模需要在2019年的基础上增加80%以避免受气候变化影响最严重的发展中世界的许多地区出现严重的粮食短缺。Clark教授补充道：“如果依靠生物质的负碳减排技术能在短期内广泛部署，那么我们仍有希望缓解全球变暖和全球粮食危机。”...PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1313761.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1313761.htm

科学家发现可再生能源的新来源：分解植物物质

科学家发现可再生能源的新来源：分解植物物质鉴于能源价格不断上涨及燃烧化石燃料对全球气候的影响迅速显现，科学家们从未像现在这样迫切地需要发现通往真正可再生产品和燃料的途径。来自密歇根州立大学自然科学学院的有机化学教授NedJackson说道：“我们在美国每天使用2000万桶石油；这约是世界用量的1/5。我们所有的液体燃料和几乎所有的人造材料，从汽油和加仑壶到台面和衣服都是从石油--原油开始的。”为日常生活的所有这些方面提供从化石燃料转向可再生碳源的手段是至关重要的。然而根据最乐观的估计，Jackson称--“在美国，我们每年可以从生物质中收获的东西，其碳含量约只有国家使用的原油的2/3。”Jackson与另一位研究人员YutingZhao已经发现了一种化学过程，他们利用电和水来打破生物质或植物物质中的强化学键。这种“电催化”方法可以应用于木质素--一种富含碳元素的生物质成分，通常作为造纸的副产品被浪费或烧掉。这项新技术有可能被用来销毁环境污染物。这项研究最近发表在《NatureCommunications》上。一个全球目标是利用生物质中储存的碳和能量，从而使其能取代石油，但需要新的、有效的方法来将这种复杂、坚韧、低能量的材料分解成燃料和产品的组成部分。具体而言，需要有工具来断开将其捆绑在一起的强大化学键，与此同时尽可能多地保留--甚至提高--碳和能源含量。“推动我们的一个想法是，我们对石油的主要用途是燃烧产生能量的燃料并给大气层增加温室气体，”Jackson说道，“新的科学是朝着提取有用的碳化合物以取代我们今天使用的部分化石石油迈出的一步。”...PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1301621.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1301621.htm