大化所實現生物質制天然氣
已有人閱讀此文 - -1月19日，從中國科學院大連化學物理研究所傳出消息，該所生物質氫鍵選控與活化創新特區研究組研究員路芳團隊研發出一種高效的生物質催化劑，實現了原生生物質催化轉化制備低碳天然氣。
路芳介紹，研究團隊發展出一種農林廢棄物為原料合成天然氣技術路線，提出一種高效的催化氫解策略，可以直接轉化多種農林廢棄物快速制備天然氣。在溫和條件下催化生物質高效轉化制備天然氣，其中天然氣的碳收率可達93%，并且符合管道天然氣的組成。
生物質作為自然界內廣泛存在的一種可再生資源，主要由纖維素、半纖維素和木質素組成。生物質組分結構復雜且各組分之間通過氫鍵和共價鍵等相互作用，構成了生物質的韌性結構，在很大程度上阻礙其直接轉化利用。
目前，熱解/氣化工藝是廣泛使用的生物質原料轉化技術之一，通常在600℃~1000℃下運行并產生主要含有一氧化碳、二氧化碳、氫氣和甲烷的氣體混合物。其中，碳氫化合物的總含量一般小于10%，該工藝生產的天然氣不能滿足管道天然氣的成分要求。此外，反應后殘留的固體殘渣需要去除，分離裝置將增加能耗和運行成本。因此，將生物質高效轉化為商用天然氣仍然是一個挑戰。
為解決上述問題，研究團隊針對生物質的結構特點，通過精準構建Ni2Al3合金催化活性中心，促進原生生物質大分子中碳—氧和碳—碳鍵的高效斷裂，最終通過高效氫解的策略，在溫和條件下實現原生生物質直接催化轉化制備天然氣。
經全生命周期和經濟評估分析表明，生物質天然氣與化石天然氣相比，碳排放降低了30%左右，通過初始氫壓的優化，0.1MPa氫壓條件下的碳排放僅為4.0MPa氫壓下的10%左右。
“該技術路線有望實現從原生生物質出發，利用可再生氫氣等制備生物質天然氣，再通過管道輸送將該天然氣用于工業、住宅、交通和發電等方面。”路芳認為，該技術路線制備的天然氣能夠有效減少碳排放，具有一定的經濟競爭性，為生物質資源轉化利用提供了新技術路徑。
針對此次原生生物質催化轉化為低碳天然氣的成功反應，路芳表示，下一步，研究團隊將積極探尋如何將現有反應體系的間歇式反應裝置改造成合適的連續式反應裝置，并計劃在連續式反應裝置中對該反應進行放大。
天然氣是重要基礎化石能源之一，可作為發電、供熱和運輸的燃料，也可用于生產甲醇等大宗化學品。與石油、煤炭相比，天然氣燃燒效率高、碳排放及污染物排放低。而生物質作為一種廣泛存在的可再生資源，發展農林廢棄物為原料合成天然氣技術路線，對于緩解天然氣供應緊張、促進農業廢棄物轉化和利用，同時減少碳排放具有重要的意義。
