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Charles Kai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Index Mundi 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（Charles Kai）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。 ...
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