Ученые университета Миннесоты под руководством профессора Лэнни Шмидта (Lanny Schmidt) разработали процесс пиролиза, позволяющий вырабатывать синтетический газ (синтез-газ) – смесь водорода и угарного газа (СО), использующийся для производства различных химических соединений и топлива, в том числе бензина. Еще одним продуктом реакции является аммиак – сырье для производства азотных удобрений.

Впервые группа Шмидта применила описанный метод в 2004 году при создании сходного аппарата для получения водорода из этанола. А 3 ноября 2006 в журнале Science опубликована статья о новом достижении: разработан катализатор, позволяющий осуществлять пиролиз любой органики со скоростью, в 100 раз превышающей показатели существующих установок, и при в 10 раз меньшем объеме реактора.

Заводы по производству дизельного биотоплива из растительных масел сейчас открываются каждый день, но на ключевом этапе такого производства требуется добавление метанола. Новый метод позволяет опустить этот этап и превращать углеводное или углеводородное сырье непосредственно в водород и угарный газ путем нагревания до 800-1000?С. При этом в угарный газ конвертируется до 70% содержащегося в сырье углерода.

Сложность переработки растительного сырья в этанол заключается в необходимости разрушения химических связей целлюлозы – материала, обеспечивающего жесткость растительных клеток. Разрушение связей приводит к высвобождению молекул простых сахаров, которые с помощью ферментации перерабатываются в этанол или другие виды топлива. Для этого требуется гидролиз целлюлозы под воздействием высокой температуры и давления и длительная обработка специальными ферментами. Используемая новым методом высокая температура легко разрушает химические связи, что означает возможность использования целлюлозы и других растительных материалов в качестве сырья для производства биотоплива.

Для запуска процесса масло или сахарный сироп распыляются с помощью автомобильного инжектора на пористый керамический диск, покрытый катализатором из родия и церия. Нагревание катализатора необходимо только для запуска процесса, а после начала химической реакции высвобождается достаточно энергии для разложения следующей порции молекул масла или углевода.

Секрет заключается в исключительно быстром испарении исходного материала и смешении его с воздухом до взаимодействия с катализатором, что исключает вероятность его обугливания и загрязнения реакционной поверхности. Пиролиз протекает менее чем за 50 миллисекунд; теплоотдача процесса составляет около одного мегаватта на квадратный метр.

В первых опытах использовалось соевое масло и густой сахарный сироп, но теоретически в качестве сырья для этой установки можно использовать отработанное масло для жарки, отходы сельскохозяйственного производства, древесные опилки и даже коровий навоз.

Евгения Рябцева
Интернет-журнал «Коммерческая биотехнология» http://www.cbio.ru/ по материалам ScienceDaily.