Forskare i Kina har utvecklat en process för att omvandla växtavfall från jordbruk och avverkning av trä till högdensitetsflygbränsle. Deras forskning, publicerad 21 mars i tidningen Joule , kan bidra till att minska koldioxidutsläpp från flygplan och raketer.

Cellulosa, huvudkomponenten i biobränslet, är en billig, förnybar, och mycket riklig polymer som bildar cellväggar i växter. Medan kedjealkaner (såsom grenad oktan, dodekan, och hexadekan) har tidigare härletts från cellulosa för användning i jetbränsle, forskarna tror att detta är den första studien för att producera mer komplexa polycykloalkanföreningar som kan användas som högdensitetsflygbränsle.

Ning Li, en forskare vid Dalian Institute of Chemical Physics och en författare till studien, tror att detta nya biobränsle kan vara avgörande för att hjälpa luftfarten att bli "grönt".

"Vårt biobränsle är viktigt för att minska koldioxidutsläppen eftersom det härrör från biomassa och har högre densitet (eller volymetriska värmevärden) jämfört med konventionella flygbränslen, "säger Li." Som vi vet, utnyttjandet av högdensitetsflygbränsle kan avsevärt öka räckvidden och nyttolasten för flygplan utan att ändra volymen olja i tanken. "

För att producera detta biobränsle, Li och hans team fann att cellulosa selektivt kan omvandlas till 2, 5-hexandion med användning av den kemiska reaktionen hydrogenolys. De utvecklade sedan en metod för att separera föreningen 2, 5-hexandion genom att omvandla 5-metylfurfural i hydrogenolysprodukt till 2, 5-hexandion, medan du behåller 2, 5-hexandion i produkten oförändrad. Detta resulterade i ett 71% isolerat kolutbyte - en 5% ökning från produktutbytet i deras första arbete. Till sist, de reagerade väte med 2, 5-hexandion från vetegräscellulosa för att erhålla slutprodukten:en blandning av C12- och C18-polycykloalkaner med låg fryspunkt och en densitet cirka 10% högre än konventionella jetbränslen. Mycket av biobränslets magi ligger i denna höga densitet - det kan användas som antingen ett grossistbränsle eller som tillsats för att förbättra effektiviteten hos andra jetbränslen.

"Flygplanet som använder detta bränsle kan flyga längre och bära mer än de som använder konventionellt jetbränsle, som kan minska flygantalet och minska koldioxidutsläppen under start (eller sjösättning) och landning, "säger Li.

Även om forskarna producerade biobränslet i laboratorieskala i denna studie, Li och hans team anser att processen är billig, rikligt med cellulosamaterial, färre produktionssteg, och lägre energikostnad och förbrukning innebär att den snart är klar för kommersiellt bruk. De förutspår också att det kommer att ge högre vinster än konventionell flygbränsleproduktion eftersom det kräver lägre kostnader för att producera ett bränsle med högre densitet. Den största frågan som håller processen tillbaka är dess användning av diklormetan för att bryta ner cellulosa till 2, 5-hexandion; föreningen används traditionellt som lösningsmedel i färgborttagningsmedel och anses vara en miljö- och hälsorisk.

"I framtiden, vi kommer att fortsätta utforska det miljövänliga och förnybara organiska lösningsmedlet som kan ersätta diklormetanen som används vid hydrogenolys av cellulosa till 2, 5-hexandion, "säger Li." Samtidigt, vi kommer att studera tillämpningen av 2, 5-hexandion vid syntesen av andra bränslen och kemikalier med mervärde. "