Повече от 30 процента от земната площ на света се състои от гори и се оценява на над 3 трилиона дървета на Земята. В естественото си състояние дърветата и другите дървесни растения са жизненоважни за всички аспекти на живота на земята. Това включва усвояването на въглероден диоксид, осигуряване на местообитания за безброй видове животни и други организми, предотвратяване на ерозията на почвата и осигуряване на филтриране на жизненоважни източници на въздух и вода.
Биомасата от дървета обаче може да се използва по редица начини, които може би не сте очаквали, особено за поддържане на екологична и устойчива химия. Прочетете, за да научите повече.
Търсенето на материали за батерии нараства всеки ден и едно решение за това е възобновяем източник на въглерод за производство на графит – жизненоважен компонент на много литиево-йонни батерии.
Графитът се състои от слоест графен - полимери от чист въглерод, подредени в шестоъгълни листове. Тази подредба позволява на електроните да преминават лесно от един източник към друг, което ги прави перфектните електроди в батериите, необходими за електрически превозни средства и други устройства, захранвани с батерии. Графитът е много здрав и стабилен и може да бъде полезен за дълги периоди от време, без да се разгражда. Веществото се среща естествено, но търсенето на материален обем и чистота доведе до това, че различните синтетични пътища стават все по-масови. Тези методи често извличат въглерод от изкопаеми горива като метан и изискват изобилие от енергия, като по този начин минимизират функционалните ползи от използването на батерии изобщо.
Дървесната биомаса се състои предимно от лигнин и целулоза - двата най-разпространени полимера на земята - които се състоят предимно от въглерод, с малко водород и кислород. Тези сложни органични полимери могат да бъдат разградени или пренаредени в много други полезни молекули, включително графит и графен, вместо неустойчиви изкопаеми горива.
С правилната комбинация от обработка и катализатори, лигнинът и целулозата могат да се използват за синтезиране на много търговски ценни химикали, които преди това са били получени от изкопаеми горива. Ново проучване, публикувано в Journal of the American Chemical Society, установи, че твърдите киселинни катализатори, като зеолити и неорганични соли, могат ефективно да синтезират акрилова киселина от млечна киселина, с коефициент на преобразуване до 92%.
Млечната киселина е често срещан страничен продукт от разграждането на лигноцелулозна биомаса от дървета и други дървесни растения. Акриловата киселина и другите акрилати са ключови промишлени химикали, често използвани в лепила, бои и лакове, суперабсорбиращи материали и като суровина за други ключови полимери и пластмаси. Не само, че този нов каталитичен път е по-устойчив от акриловата киселина, получена от изкопаеми горива, той е и потенциално по-рентабилен - което е един от най-големите недостатъци на разработването на нови устойчиви процеси.
Горивото е може би най-обещаващото използване на биомаса, като възобновяем заместител на петрола. На теория биогоривата могат да се изгарят за енергия и да останат въглеродно неутрални (или дори въглеродно отрицателни) поради абсорбцията на въглерод като част от растежа на растенията.
Има три различни категории биогорива в зависимост от произхода на растителната материя. Биогоривата от първо поколение се добиват от съществуващи хранителни култури, като царевица или соя, и изискват сравнително малко обработка, за да се превърнат в жизнеспособен източник на гориво като етанол или масла. Един недостатък обаче е ограниченото количество обработваема земя на Земята. За да се осигурят достатъчно култури както за храна, така и за гориво, трябва да се оптимизира разположението на глобалната земеделска земя, както и използването на ресурси като вода и торове.
Дървесната биомаса се счита за биогориво от второ поколение, тъй като често идва от отпадъци от съществуващи процеси като производство на хартия или обработка на дървен материал. Тъй като се състои предимно от лигнин и целулоза, е необходима повече енергия за разграждането им до по-прости въглеводороди, които след това могат да се използват за гориво. Биогоривата от второ поколение също могат да се произвеждат от селскостопански отпадъци, като пшенична слама или царевични стъбла, след като са послужили на предназначението си като хранителни култури.
Третото поколение биогорива идва от водорасли, произвеждащи масло, които изискват специални съоръжения за производство на суровини за гориво. След като маслото се добие от водораслите, производството на гориво е сравнително лесно. Постигането на оптимален растеж на водорасли обаче е предизвикателство и е скъпо.
Загрижени за вашите химически процеси? Ние сме тук, за да помогнем. При Chemwatch имаме набор от експерти, обхващащи всички области на управление на химикали, от съхранение на химикали до оценка на риска до топлинно картографиране, електронно обучение и др. Контакти днес, за да разберете повече!
Източници:
