Ett internationellt forskningssamarbete har tagit ett viktigt steg mot en kommersiellt gångbar tillverkning av biobutanol, en alkohol vars starka potential som bränsle för bensindrivna motorer skulle kunna bana vägen bort från fossila bränslen.

Nyckelgenombrottet är utvecklingen av en ny organisk metallram, eller MOF, som effektivt kan separera biobutanol från den buljong av fermenterad biomassa som behövs för bränslets produktion. Resultaten publicerades idag i Journal of the American Chemical Society .

Forskarna vill nu samarbeta med industrin för att försöka skala upp separationsmetoden med hjälp av det nya organiska metallramverket, säger studiens motsvarande, Kyriakos Stylianou från Oregon State University.

Om den skalar bra, det kan bli en viktig milstolpe på vägen mot att inte vara beroende av fossila bränslen.

"Biobränslen är ett hållbart och förnybart bränslealternativ, och biobutanol har nyligen dykt upp som ett attraktivt alternativ jämfört med bioetanol och biodiesel, sa Stylianou, en kemiforskare vid OSU:s College of Science. "Men att separera den från jäsningsbuljongen har varit ett betydande hinder på vägen mot ekonomiskt konkurrenskraftig tillverkning."

Butanol, även känd som butylalkohol, är närmare besläktad med bensin än etanol och kan syntetiseras från petroleum eller tillverkas av biomassa. Bioetanol – etylalkohol – är en vanlig biobränsletillsats men innehåller betydligt mindre energi per gallon än bensin och kan också vara skadligt för motorkomponenter.

Processen att skapa biobutanol är känd som ABE-jäsning - aceton-butanol-etanol. Det ger en vattnig buljong som maxar på cirka 2 viktprocent butanol. Därav behovet av ett separationsverktyg som kan fungera bra i en vattenhaltig miljö och även i närvaro av organiska lösningsmedel, i detta fall aceton, som är en nyckelingrediens i produkter som nagellackborttagare och thinner.

Stylianou och kollegor vid universitet i Schweiz, Kina, Storbritannien och Spanien syntetiserade en ny organisk metallram, baserat på kopparjoner och karborankarboxylatligander, känd som mCB-MOF-1. MOF kan dra butanol från jäsningsbuljongen, via adsorption, med större effektivitet än destillation eller någon annan existerande metod.

MOF är stabil i organiska lösningsmedel, i varmt vatten, och i både sura och basiska vattenlösningar.

"Biobränslen kan öka energisäkerheten och energiförsörjningen och kan också vara en stor del av en energiplan som faktiskt fångar och lagrar kol, vilket skulle vara enormt för att nå målen för att bekämpa klimatförändringar, " Stylianou sa. "Biobutanol är bättre än bioetanol av olika anledningar, inklusive att den är nästan lika energität som bensin och blandas bra med bensin. Och biobutanol kan också potentiellt ersätta syntetisk butanol som en viktig prekursor för en rad industriella kemikalier."