从炸薯条店到加油站——科学家使食用油生物燃料与柴油一样高效

Josiah02 · 发表于 2024-12-9 23:17:02

一项新研究表明，利用剩余脂肪生产燃料的新方法可以生产出与柴油一样有效的生物燃料，并且效率比目前的方法高 1000 倍。
伦敦国王学院和巴西生物可再生能源国家实验室的研究人员在《绿色化学》杂志上发表了一篇文章，利用酶将食用油中的脂肪酸分解为烯烃，而烯烃是汽油和柴油等燃料的基本成分。科学家们希望利用剩余食物垃圾制成的新型可再生燃料能够减少化石燃料的使用。
生物燃料是一种由来自植物或动物的可再生有机物质（如植物油）制成的多种能源。那些可以直接替代传统内燃机中的汽油或柴油的燃料被称为化石燃料的可持续替代品，其中从食物垃圾中提取的燃料可减少高达 94% 的温室气体排放。
通常，这些燃料含有大量氧分子，燃烧效率低下。这种低燃料效率此前阻碍了广泛使用，燃烧脂肪酸衍生的生物燃料产生的能量是柴油的 90%。为了补偿和制造柴油等价物，需要更多的原材料，从而使成本增加到化石燃料的两倍。
伦敦国王学院化学系高级化学讲师亚历克斯·布罗根博士说：“我记得小时候在炸鱼薯条店外面放着一罐罐油，很快就会被稀释成柴油，然后放在汽车后备箱里。很长一段时间里，人们对生物燃料的了解仅限于油脂味和可疑的合法性。
“然而，它们将成为物流等行业摆脱化石燃料的重要途径，如果不对技术进行大量投资，英国等国家将越来越无法实现其排放目标。我们创造的是我们每天使用的化石燃料的化学等价物，满足了过去薯条店的油脂无法满足的所有标准。”
为了制造出含有更多活性烯烃的更高效燃料，研究人员改造了一种名为 P450 脱羧酶的酶，以分解食物垃圾中的脂肪酸并提取其中的氧气。
这种酶通常需要水才能发挥作用，这意味着它产生的烯烃产量较低。为了克服这个问题，将改良后的酶放入液态盐中，并在其与脂肪酸混合时用紫外线照射以激活反应。这使得烯烃的产量远远高于水中的产量。效率的提高意味着燃料的生产需要更少的能源和更少的原材料，从而大大提高了可持续性。
此外，由于酶是一种生物催化剂，该过程无需使用铂等传统催化剂，从而避免了采矿造成的环境破坏。使用紫外线还可以避免使用过氧化氢等有毒化学物质来推动反应。
巴西生物可再生能源国家实验室首席研究员 Leticia Zanphorlin 博士表示：“我们的（生物）技术使我们能够扩展到其他可再生材料，并生产各种燃料，包括航空业所需的汽油和煤油。我们认识到还有很多工作要做，并很高兴能够为应对世界最大的挑战之一：气候变化做出贡献”
研究团队希望通过找到一种绕过P450酶家族对水的需求的方法，他们可以使用相同的技术来改善不同领域的化学反应，例如高效生产药品。

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