Ett EU -projekt utvecklade innovativa nanokatalysatorer för att skapa en integrerad modulär och mycket effektiv process för att producera bränslen från förnybara energikällor.

Klimatförändringar och en växande befolkning kräver användning av mer hållbara energikällor. Även om detta problem representerar en betydande samhällelig efterfrågan, det är bara ett av många som den petrokemiska industrin står inför. Ökad konkurrens och beroende från externa källor, stigande kostnader, och trycket att minska miljöpåverkan från de processer som används är några andra utmaningar som denna industri för närvarande måste övervinna.

För att tillfredsställa sin miljö, ekonomiskt och samhälleligt ansvar, industrin behöver utveckla hållbara bränsleproduktionsmetoder. Femton partner i åtta länder gick med i insatser i det EU-finansierade projektet BIOGO-FOR-PRODUCTION för att radikalt omvandla produktionsprocesser och förverkliga dessa väsentliga förbättringar.

Förvandla biogas till bensin

Projektet fokuserade på att utveckla en integrerad, en sammanhängande och helhetssyn för omvandling av biobränsleproduktion från hållbara källor. Projektpartner använde ny teknik för att förbereda nanoskala katalysatorer med minskat beroende av ädelmetaller och sällsynta jordartsmaterial samt innovativa industriella metoder för varje produktionssteg.

"I BIOGO-FOR-PRODUCTION, vi har tagit fram en process för att omvandla förnybara biooljor och biogas till syntesgas, som sedan katalytiskt omvandlas till biobränslen och kemiska plattformsprodukter. Denna hållbara process är oberoende av fossila bränslen, "säger projektkoordinatorn Gunther Kolb. Forskare använde en väteberikad biogas som lätt omvandlades till syntesgas via autotermiska eller kombinerade exotermiska och endoterma vägar. Överskottet av väte och värme användes för att omvandla pyrolysolja till ytterligare syntesgas för att slutligen ge en komposition lämplig för metanolsyntes. Genom lämpliga katalysatorer, metanol omvandlades sedan till ett flytande bränsle - syntetisk bensin.

Att producera syntetiska bränslen från förnybara källor kommer att göra ett oerhört värdefullt bidrag till att hållbart uppfylla energikraven. "Till skillnad från den konventionella Fischer-Tropsch-processen som för närvarande används för tillverkning av syntetiska kolvätebränslen, BIOGO-FOR-PRODUCTION:s processkedja lovar högre koldioxideffektivitet, energieffektivitet, leveranssäkerhet samt kostnadsfördelar, "tillägger Gunther.

Nanoteknik för biobränslen

Projektpartner arbetade med att förbättra tillgängliga katalysatorer för vart och ett av de fyra viktiga stegen i produktionsprocessen. Innovativa tekniker tillämpades för att förbättra den övergripande prestandan som klusterstråleförstoppning. Denna teknik innefattar att mata ut små kluster av atomer på ytan av ett bärarmaterial med en hög ytarea. De nyutvecklade stabila katalysatorerna begränsade bildandet av lätta kolväten, särskilt metan.

Teamet utvecklade också ett nytt system som har en mycket högre avsättningshastighet för nanokluster, cirka två till tre storleksordningar högre än ett typiskt forskningssystem som för närvarande finns i universitetslaboratorier. Detta gör den mycket mer lämplig för användning i branschen.

BIOGO-FOR-PRODUCTION visade sin processkedja fortfarande i liten skala. Miniplanten arbetar i en containermiljö som är lämplig för kemikalieproduktion och kan fungera som en framtida värd för modulära bränsleproduktionsanläggningar. Forskare har också drivit en katalysatorproduktion i pilotskala och visat sin tillverkningspotential för snabb industrialisering.