Mer enn 30 prosent av verdens landareal består av skog, og det er anslått å være 3 billioner pluss trær på jorden. I sin naturlige tilstand er trær og andre treaktige planter avgjørende for alle aspekter av livet på jorden. Dette inkluderer absorpsjon av karbondioksid, gir habitater for utallige arter av dyr og andre organismer, forhindrer jorderosjon og gir filtrering av vitale luft- og vannkilder.
Imidlertid kan biomasse fra trær brukes på en rekke måter som du kanskje ikke hadde forventet, spesielt for å støtte grønn og bærekraftig kjemi. Les videre for å finne ut mer.
Etterspørselen etter batterimaterialer vokser hver dag, og en løsning for dette er en fornybar kilde til karbon for å produsere grafitt – en viktig komponent i mange litium-ion-batterier.
Grafitt består av lagdelt grafen - polymerer av rent karbon, arrangert i sekskantede ark. Dette arrangementet lar elektroner strømme lett fra en kilde til en annen, noe som gjør dem til de perfekte elektrodene inne i batteriene som trengs for elektriske kjøretøy og andre batteridrevne enheter. Grafitt er veldig seig og stabil, og kan være nyttig i lange perioder uten å forringe. Stoffet forekommer naturlig, men etterspørselen etter materialvolum og renhet har ført til at ulike syntetiske ruter har blitt mer mainstream. Disse metodene henter ofte karbon fra fossilt brensel som metan, og krever en overflod av energi, og minimerer dermed de funksjonelle fordelene ved å bruke batterier i det hele tatt.
Treaktig biomasse består først og fremst av lignin og cellulose - de to mest tallrike polymerene på jorden - som hovedsakelig består av karbon, med litt hydrogen og oksygen. Disse komplekse organiske polymerene kan brytes ned eller omorganiseres til mange andre nyttige molekyler, inkludert grafitt og grafen, i stedet for uholdbart fossilt brensel.
Med den riktige kombinasjonen av behandling og katalysatorer kan lignin og cellulose brukes til å syntetisere mange kommersielt verdifulle kjemikalier, som tidligere har vært avledet fra fossilt brensel. En ny studie publisert i Journal of the American Chemical Society fant at faste syrekatalysatorer, som zeolitter og uorganiske salter, effektivt kan syntetisere akrylsyre fra melkesyre, med en konverteringsrate så høy som 92 %.
Melkesyre er et vanlig biprodukt fra nedbryting av lignocelluloseholdig biomasse fra trær og andre treaktige planter. Akrylsyre og andre akrylater er viktige industrielle kjemikalier, ofte brukt i lim, maling og poleringsmidler, superabsorberende materialer og som råmateriale for andre viktige polymerer og plaster. Ikke bare er denne nye katalytiske ruten mer bærekraftig enn akrylsyre avledet av fossilt brensel, den er også potensielt mer kostnadseffektiv – noe som er en av de største ulempene ved å utvikle nye bærekraftige prosesser.
Drivstoff er kanskje den mest lovende bruken av biomasse, som en fornybar erstatning for petroleum. I teorien kan biodrivstoff brennes for energi og forbli karbonnøytralt (eller til og med karbonnegativt) på grunn av karbonabsorpsjonen som en del av planteveksten.
Det er tre forskjellige kategorier av biodrivstoff, avhengig av opprinnelsen til plantestoffet. Første generasjons biodrivstoff er hentet fra eksisterende matvekster, som mais eller soya, og krever relativt lite prosessering for å bli en levedyktig drivstoffkilde som etanol eller oljer. En ulempe er imidlertid den begrensede mengden dyrkbar jord som er tilgjengelig på jorden. For å skaffe nok avlinger til både mat- og drivstoffformål, må utformingen av globale jordbruksland optimaliseres, samt bruken av ressurser som vann og gjødsel.
Treaktig biomasse regnes som andre generasjons biodrivstoff, da det ofte kommer fra avfall fra eksisterende prosesser som papirproduksjon eller tømmerforedling. Fordi denne for det meste er laget av lignin og cellulose, kreves det mer energi for å bryte disse ned til enklere hydrokarboner som så kan brukes til drivstoff. Andre generasjons biodrivstoff kan også lages av landbruksavfall, som hvetehalm eller maisstilker, når de har tjent sitt formål som matvekster.
Tredje generasjon biodrivstoff kommer fra oljeproduserende alger, som krever dedikerte anlegg for å produsere drivstoffråstoff. Når oljen er hentet fra algene, er produksjon til drivstoff relativt enkelt. Å oppnå optimal algevekst er imidlertid utfordrende og kostbart.
Bekymret for dine kjemiske prosesser? Vi er her for å hjelpe. På Chemwatch vi har en rekke eksperter som spenner over alle kjemikaliehåndteringsfelt, fra kjemikalielagring til risikovurdering til varmekartlegging, e-læring og mer. Kontakt i dag for å finne ut mer!
kilder:
