世界の陸地面積の 30% 以上が森林で構成されており、地球上には 3 兆本以上の木があると推定されています。 自然の状態では、樹木やその他の木本植物は、地球上の生命のあらゆる側面に不可欠です。 これには、二酸化炭素の吸収、無数の動物やその他の生物の生息地の提供、土壌浸食の防止、重要な空気と水源のろ過が含まれます。
しかし、木からのバイオマスは、特にグリーンで持続可能な化学をサポートするために、あなたが予想していなかったかもしれない多くの方法で使用することができます. 詳細については、以下をお読みください。
電池材料の需要は日々増加しており、これに対する XNUMX つの解決策は、多くのリチウム イオン電池の重要な構成要素であるグラファイトを生成するための再生可能な炭素源です。
グラファイトは、六角形のシートに配置された層状グラフェン (純粋な炭素のポリマー) で構成されています。 この配置により、電子はあるソースから別のソースに容易に流れることができ、電気自動車やその他のバッテリー駆動デバイスに必要なバッテリー内の完全な電極になります。 グラファイトは非常に丈夫で安定しており、劣化することなく長期間使用できます。 この物質は自然に発生しますが、材料の量と純度に対する需要により、さまざまな合成ルートがより主流になりつつあります. これらの方法は、多くの場合、メタンなどの化石燃料から炭素を調達し、大量のエネルギーを必要とするため、バッテリーを使用することの機能上の利点をまったく最小限に抑えます.
木質バイオマスは、主にリグニンとセルロース (地球上で最も豊富に存在する XNUMX つのポリマー) で構成されており、これらは主に炭素で構成され、水素と酸素がいくらか含まれています。 これらの複雑な有機ポリマーは、持続不可能な化石燃料の代わりに、グラファイトやグラフェンを含む他の多くの有用な分子に分解または再配置できます。
処理と触媒を適切に組み合わせることで、リグニンとセルロースを使用して、以前は化石燃料に由来していた多くの商業的に価値のある化学物質を合成できます。 Journal of the American Chemical Society に掲載された新しい研究では、ゼオライトや無機塩などの固体酸触媒が、乳酸からアクリル酸を 92% という高い変換率で効果的に合成できることがわかりました。
乳酸は、木や他の木本植物からのリグノセルロース系バイオマスの分解による一般的な副産物です。 アクリル酸およびその他のアクリル酸エステルは、接着剤、塗料およびつや出し剤、高吸収性材料、およびその他の主要なポリマーおよびプラスチックの原料として一般的に使用される重要な工業用化学物質です。 この新しい触媒経路は、化石燃料由来のアクリル酸よりも持続可能であるだけでなく、費用対効果も高くなる可能性があります。これは、新しい持続可能なプロセスを開発する上での最大の欠点の XNUMX つです。
燃料は、石油の再生可能な代替物として、おそらくバイオマスの最も有望な用途です。 理論的には、バイオ燃料はエネルギーとして燃焼することができ、植物の成長の一部として炭素を吸収するため、カーボン ニュートラル (またはカーボン ネガティブ) を維持できます。
植物の起源に応じて、バイオ燃料には XNUMX つの異なるカテゴリがあります。 第一世代のバイオ燃料は、トウモロコシや大豆などの既存の食用作物から供給され、エタノールや油などの実行可能な燃料源に変えるのに比較的少ない処理しか必要としません。 ただし、XNUMX つの欠点は、地球上で利用できる耕地の量が限られていることです。 食料と燃料の両方の目的で十分な作物を提供するには、水や肥料などの資源の使用だけでなく、世界の農地のレイアウトを最適化する必要があります。
木質バイオマスは、製紙や木材加工などの既存のプロセスの廃棄物から得られることが多いため、第 XNUMX 世代のバイオ燃料と見なされています。 これは主にリグニンとセルロースでできているため、これらを燃料に使用できる単純な炭化水素に分解するには、より多くのエネルギーが必要です. 第 XNUMX 世代のバイオ燃料は、食用作物としての目的を果たした後、麦わらやトウモロコシの茎などの農業廃棄物からも作ることができます。
第 XNUMX 世代のバイオ燃料は、燃料原料を生産するための専用施設を必要とする石油生産藻類に由来します。 藻類から油が得られれば、燃料への製造は比較的容易です。 ただし、最適な藻類の成長を達成することは困難であり、費用がかかります。
化学プロセスが心配ですか? 私たちは助けるためにここにいます。 で Chemwatch 化学物質の保管からリスク評価、ヒート マッピング、eLearning など、すべての化学物質管理分野にわたるさまざまな専門家がいます。 お問い合わせ 詳細を知るために今日！
ソース：
