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日本觸媒公司利用鐵催化劑將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為更多的水溶性化合物

日本觸媒公司與神戶大學(xué)的Yuichi Kita教授合作開發(fā)了一種新的生物質(zhì)利用工藝，該方法可高效地將木質(zhì)纖維素分解成主要成分為C2～C5的水溶性化合物。該工藝有金屬鐵參與，在250～300 ℃熱水中進(jìn)行。

與傳統(tǒng)的方法相比，該方法降低了無效的生物質(zhì)資源消耗，全部生物質(zhì)原料都能有效利用。在此基礎(chǔ)上用ZSM-5沸石等固體酸催化劑還能將得到的水溶性化合物繼續(xù)轉(zhuǎn)化為乙烯、丙烯、丁烯等烯烴，或是苯、甲苯、二甲苯等芳烴。

日本觸媒公司估計(jì)這種新工藝流程可將高吸水性樹脂(SAP)原材料的生產(chǎn)成本降低至30%。該公司的目標(biāo)是與化學(xué)品制造商合作，在2020年以后在工業(yè)上應(yīng)用這種技術(shù)。

在常規(guī)的水熱液化中，高溫的水將生物質(zhì)熱分解成水溶性和油溶性的分解產(chǎn)物。如果沒有金屬鐵，兩種產(chǎn)物的產(chǎn)率均較低(15%左右)。此外，分解產(chǎn)物中的氧含量高，還要額外脫氧。這個過程面臨的最大挑戰(zhàn)之一是生成的生物炭太多(約占40%)。

在新工藝中，金屬鐵將水溶性分解產(chǎn)物的產(chǎn)率提高至約60%，且產(chǎn)物的氧含量降低至原材料氧含量的約20%。如果加入具有加氫能力的金屬(如銅或鈀)，則還能進(jìn)一步促進(jìn)分解、脫氧和加氫反應(yīng)。副產(chǎn)的生物炭可作為還原劑再生金屬鐵，從而使全部生物質(zhì)都得到利用。

[鄧京波摘譯自 Chemical Engineering，2017-08-01]