Biomassa kan fungera som en förnybar källa för både energi och kol. Aceton, n-butanol, och etanol (ABE) jäsningsbuljong som en biomassabaserad källa för bränslen och kemikalier har fått mycket uppmärksamhet under flera decennier. Dock, den råa jäsningsbuljongen innehåller låga koncentrationer av oxygenater, begränsa dess praktiska tillämpningar.

Således, det är viktigt att utveckla en mycket effektiv vattenbeständig katalysator för att direkt och selektivt omvandla råa vattenhaltiga oxygenatblandningar till förädlade kemikalier; med vatten oblandbara (enkel separation efter reaktion) är särskilt av stor betydelse. Dock, effektiviteten och selektiviteten i omvandlingsprocessen för intermediärer från biomassa är fortfarande en stor teknisk-ekonomisk utmaning.

Prof. Wang Feng från Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) vid den kinesiska vetenskapsakademin och hans kollegor från Peking University rapporterade nyligen om en effektiv och ny katalytisk metod för omvandling av vattenhaltig biomassafermenteringsbuljong till en med vatten oblandbar produkt. Deras upptäckt publicerades i Naturkommunikation .

De utvecklade en strategi som kan omvandla ~70 procent av kolet i en vattenhaltig ABE-jäsningsblandning till 4-heptanon (4-HPO), katalyserad av tenndopad cerium (Sn-cerium) med en selektivitet så hög som 86 procent. Medan Sn-ceriumoxid är en mångsidig katalysator för dehydrering, Guerbet alkoholreaktionen, kondensation, och förestringsreaktioner, alla dessa reaktioner, involverar syra-baskatalys och redox, relä och generera 4-HPO med hög selektivitet (Fig. (A)). 4-HPO är en förädlade mellanprodukt och kan användas för att producera flygbränsle och finkemikalier (Fig. (B)).

Vidare, vatten, vilket är skadligt för de rapporterade katalysatorerna för ABE-omvandling, var fördelaktigt för att producera 4-HPO. Den utmärkta katalytiska prestandan hos tenndopad ceriumoxid beror på de mycket spridda tennsorterna och syrevakansen hos cerium.

"Denna strategi erbjuder en väg för högeffektivt utnyttjande av organiskt kol, ", sade Wang. "Det kan potentiellt integrera biologiska och kemiska katalysplattformar för robust och mycket selektiv produktion av förädlade kemikalier."