I ett steg mot att producera förnybara motorbränslen som är kompatibla med befintlig dieselbränsleinfrastruktur, forskare rapporterar att de kan omvandla vått bioavfall, som svingödsel och matrester, till ett bränsle som kan blandas med diesel och som delar dieselns förbränningseffektivitet och utsläppsprofil.

Forskarna rapporterar resultaten i tidskriften Naturens hållbarhet .

"Demonstrationen av att bränslen som produceras av vått avfall kan användas i motorer är ett stort steg framåt för utvecklingen av hållbara flytande bränslen, " sa Brajendra K. Sharma, en forskare vid Illinois Sustainable Technology Center vid University of Illinois' Prairie Research Institute och medförfattare till studien. U. av I. jordbruks- och bioteknikprofessor Yuanhui Zhang ledde forskningen. Hans tidigare doktorand Wan-Ting (Grace) Chen är den första författaren till uppsatsen och professor vid University of Massachusetts, Lowell. Mekanikvetenskap och ingenjörsprofessor Chia-Fon Lee och doktorand Timothy Lee ledde motortesterna.

"USA producerar årligen 79 miljoner torra ton vått bioavfall från livsmedelsförädling och animalieproduktion, "med mer förväntade när urbaniseringen ökar, skrev forskarna. Ett av de största hindren för att utvinna energi från detta avfall är dess vatteninnehåll. Att torka den kräver nästan lika mycket energi som kan utvinnas ur den.

Hydrotermisk flytning är en potentiell lösning på detta problem eftersom den använder vatten som reaktionsmedium och omvandlar även icke-lipida (icke-fettiga) bioavfallskomponenter till bioråolja som kan vidarebearbetas till motorbränslen, forskarna rapporterar.

Tidigare studier har snubblat i att försöka destillera bioråoljan som genereras genom HTL till stabil, användbara bränslen, dock. För den nya forskningen, teamet kombinerade destillation med en process som kallas förestring för att omvandla de mest lovande fraktionerna av destillerad bioråolja till ett flytande bränsle som kan blandas med diesel. Bränslet uppfyller gällande standarder och specifikationer för dieselbränsle.

"Vår grupp utvecklade HTL-reaktorer i pilotskala för att producera bioråolja för uppgradering, ", sade Chen. "Vi kunde också separera de destillerbara fraktionerna från bioråoljan. Genom att använda 10-20 procent uppgraderade destillat blandade med diesel, vi såg en effekt på 96-100 procent och liknande föroreningsutsläpp till vanlig diesel."

Leds av Zhang, teamet bygger en reaktor i pilotskala som kan monteras på en mobil trailer och "har kapacitet att behandla ett ton bioavfall och producera 30 liter bioråolja per dag, "Denna kapacitet kommer att göra det möjligt för teamet att bedriva ytterligare forskning och tillhandahålla nyckelparametrar för tillämpning i kommersiell skala."