Connect with us

Znanost

Biokemija

Slatki dizel ili kako šećer izravno pretvoriti u dizel?

Davno napušteni proces fermentacije koji se nekad koristio za pretvaranje škroba u eksploziv može se koristiti za proizvodnju obnovljivog dizelskog goriva, otkrili su američki znanstvenici na kalifornijskom sveučilištu u Berkeleyju.

Tamošnji kemičari i kemijski inženjeri udružili su se u proizvodnji dizelskog goriva pomoću bakterijske fermentacije, koju je prije gotovo stotinu godina otkrio prvi predsjednik Izraela, kemičar Chaim Weizmann. Obnovljeni proces stvara mješavinu proizvoda koji sadrže više energije po litri od etanola, koji se danas koristi u motornim gorivima, a ta bi mješavina proizvoda mogla biti komercijalizirana u roku od pet do deset godina.

Iako je cijena ovog goriva još uvijek viša nego kod dizela ili benzina izrađenog od fosilnih goriva, znanstvenici tvrde da će proces drastično smanjiti emisije stakleničkih plinova iz prometa, što je jedan od glavnih čimbenika globalnih klimatskih promjena.
“Ono zbog čega sam stvarno uzbuđen jest da je to bitno drugačiji način uzimanja sirovina, šećera ili škroba, i izrade svih vrsta obnovljivih stvari, od goriva do robnih kemikalija poput plastike”, rekao je Dean Toste, profesor kemije na Berkeleyju i suautor članka objavljenog u časopisu Nature.

Rad Tostea, te Harveyja Blancha i Douglasa Clarka, profesora kemijskog i biomolekularnog inženjeringa na Berkeleyju, i njihovih suradnika podržao je Institut za energiju i bioznanost (EBI). Institut povezuje istraživačke timove s nekoliko američkih sveučilišta, a financira ga britanska naftna tvrtka BP.

Suradnju između Toste, koji za EBI radi na razvoju novih katalizatora, te Clarka i Blancha, koji rade na hidrolizi i fermentaciji celuloze, prvi je predložio kemijski inženjer Paul Willems iz BP-a, pomoćnik direktora instituta EBI. Prema njemu, ova suradnja ilustrira potencijalnu vrijednost koja može doći iz partnerstva akademske zajednice i industrije kakvu predstavlja EBI.

Proces koji je otkrio danas pokojni Weizmann koristi bakterije Clostridium acetobutylicum da fermentiraju šećer u aceton, butanol i etanol. Blanch i Clark su razvili metodu izvlačenja acetona i butanola iz fermentacijske smjese, a ostavljajući najveći dio etanola, dok je Toste razvio katalizator koji pretvara ovu idealno usklađenu smjesu u mješavinu dugolančanih ugljikovodika koji nalikuju na kombinacije ugljikovodika u dizelskom gorivu.

Testovi su pokazali da ta smjesa gori kao i svako drugo uobičajeno dizelsko gorivo napravljeno od nafte. “Smjesa je vrlo kompatibilna s dizelom, a može se i miješati poput dizela da zadovolji ljetne ili zimske uvjete vožnje”, rekao je Blanch.

Proces je dovoljno svestran za korištenje širokog spektra obnovljivih materijala, od kukuruznog šećera (glukoze) i šećera od šećerne trske (saharoze) do škroba, a može raditi i s neprehrambenim sirovinama kao što su trave, drveće ili poljski otpad u celuloznim procesima.

“Možete prilagoditi veličinu svojih ugljikovodika na temelju uvjeta reakcije kako bi proizveli laganije ugljikovodike tipične za benzine, odnosno dugolančane ugljikovodike u dizelu ili razgranate lance ugljikovodika u mlaznom gorivu”, rekao je Toste.

Proces fermentacije, nazvan ABE zbog tri kemikalije koje proizvodi, otkrio je Weizmann početkom Prvog svjetskog rata 1914, čime je omogućio Velikoj Britaniji da proizvodi aceton, potreban za proizvodnju kordita koji se u to vrijeme koristio kao vojno gorivo umjesto baruta. Nakon rata, zbog povećane dostupnosti i smanjenog troška za naftu, proces je uskoro postao ekonomski nekonkurentan, iako se opet počeo koristiti za proizvodnju sintetičke gume tijekom Drugog svjetskog rata. Posljednja američka tvornica koja je koristila ovaj proces za proizvodnju acetona i butanola zatvorena je 1965. godine.

Ipak, tvrdi Blanch, proces kojim bakterije Clostridium pretvaraju šećer ili škrob u te tri kemikalije vrlo je učinkovit. To ga je potaknulo da sa suradnicima istraži načine odvajanja fermentacijskih proizvoda koji će koristiti manje energije od obične metode destilacije.
Oni su otkrili da nekoliko organskih otapala, osobito gliceril tributyrate (tributyrin), može izvući aceton i butanol iz fermentacijske juhe dok istovremeno ne vade puno etanola. Tributyrin nije toksičan za bakterije i, poput ulja i vode, ne miješa se s fermentacijskom juhom.

Okupljeni u EBI-ju, Blanch i Clark su ustanovili da je Toste otkrio katalitički proces koji je usmjeren upravo na takav omjer acetona, butanola i etanola kako bi se proizveo niz ugljikovodika, primarno ketona, koji izgaraju na sličan način kao i alkani koji se nalaze u dizelu.

“Fermentacijski proces ekstrakcije koristi manje od 10% energije konvencionalne destilacije da bi se izvadio butanol i aceton, a to je velika ušteda energije”, rekao je Blanch. “A pokazalo se da proizvodi dolaze i u ispravnim kemijskim omjerima.”
Sadašnji katalitički proces koristi paladij i kalij fosfat, ali znanstvenici za daljnja istraživanja traže druge katalizatore koji će biti jednako učinkoviti, ali jeftiniji i dugotrajniji, objašnjava Toste. Katalizatori vezuju etanol i butanol i pretvaraju ih u aldehide, koji reagiraju s acetonom zbog dodavanja više ugljikovih atoma, pri čemu nastaju duži ugljikovodici.

“Da bismo u tome uspjeli, morali smo postići da biokemijski inženjeri rade ruku pod ruku s kemičarima, što znači – da bismo razvili proces, prvo smo morali naučiti govor jedni od drugih”, rekao je Clark. “To se ne nalazi na puno mjesta.”

Clark napominje da bi dizelsko gorivo proizvedeno ovim procesom u početku moglo opskrbljivati specijalizirane segmente tržišta, poput vojske, ali da će standardi obnovljivih goriva primijenjeni u američkim saveznim državama, poput Kalifornije, na kraju napraviti da biološki proizvedeni dizel bude i financijski održiv, pogotovo za teretna vozila, vlakove i ostala vozila za koje je potrebno više energije nego što to mogu pružiti električne baterije.

“Dizel bi mogao vratiti Clostridium natrag na poslovnu scenu, što bi nam pomoglo da se smanji globalno zagrijavanje”, rekao je Clark. “To i jest jedan od glavnih pokretača ovog istraživanja.”

Kao magistar informacijske znanosti, iz profesionalnih razloga posebno prati razvoj kako gospodarskih i znanstvenih prilika u zemlji i svijetu, tako i općih kulturnih i drugih događanja poput razvoja tehnologije i njezinog utjecaja na društvo.

3 komentara

3 Comments

  1. Karlo Ostrogonac

    prosinac 6, 2012 kod 3:49 pm

    Jako lijepo, al naftaši će to spriječiti kao i sve alternative do sada, pogotovo ameri…

  2. Jadran Matijević

    prosinac 6, 2012 kod 3:53 pm

    vozim se na krumpir… ali koja je gljivica, ciji soj i tko ju projektirao???

  3. Damir Kovačević

    prosinac 6, 2012 kod 6:26 pm

    Bezvezno gubljenje vremena … :mah

Ostavi komentar

Vaša adresa e-pošte neće biti objavljena. Obavezna polja su označena sa *

Više u Biokemija

Popularno

Advertisement

Pratite nas na Fejsu

Na Vrh