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锯末也能变汽油!这些生物汽油都有怎样的发展前景?

来源:科技世界网   时间:2014-12-04   阅读量:57

  

  欧洲:科学家将锯末变汽油

  据国外媒体报道,欧洲的研究人员已经找到一种新的化学反应过程,将锯末废物利用转变成为汽油。研究人员称,这一反应过程最终能够产生一种化学物,这种化学物再进一步就能够转变成汽油。

  研究的合著者,鲁汶天主教大学的化学家Bert Sels称:“在分子水平上,纤维素包含包含牢固的碳链,我们试图保存这些链接,并且把结合在上面的氧原子去除,氧原子在高级汽油中是不需要的。我们的研究人员研发出一种新方法从纤维素上导出这些烃链。”

  研究团队为了创造出他们需要的长链碳氢化合物,他们创造了一种新颖的化学反应过程,并且目前正在试图申请专利。

  研究团队成员,鲁汶天主教大学的另一位化学家Bert Lagrain称:“我们把从锯木厂收集的锯末放入反应器中,并添加了能够引发并加速化学反应的催化剂。在正确的温度和压力下,需要半天时间才能将木屑中的纤维素转变成饱和烃链。”

  他补充道:“本质上,这种方法能够让我们使用生态量制造一种石油化学产品。我们的产品为汽车燃料汽油的使用提供了一种替代的解决方案,它能够被用作绿色添加剂,替代部分传统提炼方法获得的汽油。而且这种碳氢化合物产物也有着其它的诸多用途。”

  Sels解释称:“这种碳氢化合物也能够被用于生产乙烯、丙烯和笨,这些是构成塑料、橡胶、尼龙等产品的基本材料。从经济学角度来说,纤维素有着巨大的潜能,几乎到处都可利用。”

  德国:把水和二氧化碳变汽油

  虽然目前已经有很多不错的电动汽车了,但要想取代传统的内燃机汽车似乎还有一段很长的路要走。那么我们的化石燃料耗尽了怎么办?水和二氧化碳或许可以作为另外一种代替品。

  德国Sunfire GmbH公司生产了一种机器,可以用水和二氧化碳这两种世界上最为丰富的资源制造碳氢燃料。其工作原理是通过风能、太阳能或其它可再生能源产生的电能制造出氢气,然后将空气中的二氧化碳分离出来,通过费托合成过程同氢气一起产生碳氢燃料。Sunfire公司称此过程为“Power-to-Liquid”技术,可以用来合成汽油、柴油和煤油等燃料。

  目前Sunfire的机器效率为50%,但该公司声称将来该效率可提高到70%。然而,50%的效率已经可以和现在的普通柴油机相比较了,并且它已经远远超过汽油机的14-30%。

  该公司的CTO Christian von Olshausen表示这种技术以工业规模使用完全可行,但是首先要解决一些政府方面的问题,包括一些管制因素。他还表示不应该再浪费过多时间,因为找到化石燃料的代替品是必须的,而这要求我们现在就采取行动。

  

  韩国:研究团队首次从大肠杆菌中提取出汽油

  韩国研究人员全球首次研发出制取汽油的大肠杆菌。就像酵母分解糖分制作啤酒的原理一样,该微生物可将杂草或木渣转化成汽油。

  如果本次研究进展下去,就将可以利用非食用植物资源制取汽车燃料或橡胶之类的石化产品,为解决能源困难和环保做出重大贡献。

  韩国科学技术院(KAIST)生命化学工程系教授李相烨和崔勇俊(音)研究小组说,已研发出通过代谢工程将树木和杂草等非食用植物转化成汽油的大肠杆菌。代谢工程是指将微生物基因变形或研制从未有过的新基因,以制造符合需求的化合物的技术。

  汽油是从石油中提取的。一般将原油加热至摄氏30-140度,就可将变成气体的汽油分离出来。而柴油则需将原油加热至250度以上才变成气体。两种燃料都是由碳和氢组成的链状碳氢化合物。

  差异就是链的长度。汽油的碳原子数量为4-12个,柴油的数量可达13至17个,碳链稍长一些。大肠杆菌分解植物后,可合成碳原子数量达16-18个的脂肪酸。研究小组将大肠杆菌的基因变形后,研制出碳原子数量为10-12个的脂肪酸。其他变形的基因再除去其中的一个碳原子后,最终大肠杆菌内就生成了9至11个碳原子的汽油。

  虽然美国研究小组2010年在《科学》杂志上发表,已研制出用植物制取柴油的微生物,但用微生物制取碳链比柴油短的汽油,这还是首次。

  

  英国:“空气变汽油“技术已实现 只是太费钱

  将英国“空气燃料合成公司”的一名科学家托着他们通过空气合成出来的汽油。空气变成汽油?听起来就像将石头变黄金,海水变石油一样,忒不靠谱,不过英国蒂斯河畔斯托克顿市的“空气燃料合成公司”竟真的发明出了一种将空气变成汽油的高科技技术,并在两个月中用空气造出了5升的汽油。

  据相关报道,“空气燃料合成公司”是在英国伦敦机械工程师学会举办的一次研讨会上披露这项“空气合成汽油”技术的。该公司58岁总裁彼得·哈里森称,公司利用空气和电力就能制造汽油,主要是因为发明了一种“空气捕获”技术,能从大气中有效提取出二氧化碳。

  在提取出二氧化碳后,将其和氢氧化钠溶液进行混合反应,生成碳酸钠和水,接着“空气合成汽油”制造设备会对碳酸钠溶液进行电解,生产出纯净的二氧化碳气体;与此同时,机器还会通过电解水蒸气提取出氢气;然后,“空气合成汽油”制造设备会将二氧化碳和氢气合成制造出甲醇;当甲醇再经过一个“汽油燃料反应器”后,就会变成可以使用的汽油。

  英国“空气燃料合成公司”复杂的“空气合成汽油”实验装置。现阶段难点是成本太高,捕1吨二氧化碳需400英镑(约合4221.2元人民币)。由于通过“空气捕获”提取二氧化碳成本昂贵,捕获一吨至少需要400英镑,英国“空气燃料合成公司”除了利用空气,还使用工业来源的二氧化碳制造汽油。

  美国:藻类变燃料只需一小时

  美国能源部西北太平洋国家实验室的工程师们已经研究出一个产生原油的化学过程,而且这个过程可持续。通过实验,研究人员将如同稠豌豆汤一样的青翠海藻粘贴物进行技术分析,几分钟后它便产生出汽油。现在这个原油技术已授权给犹他州的Genifuel生物燃料公司,公司正在建立试验工厂,以便能够批量生产这种新型燃料。

  一旦系统开始运行,像泥浆似的湿海藻被泵入化学反应器的前端,在不到一个小时的时间里,原油、水和磷就产生了。通过传统精炼技术,粗藻油可以被转化成航空燃料、汽油或柴油燃料。再对废水做进一步处理,其还能产生可燃气体和物质,如钾和氮,从而使藻类得到充分利用。

  降低成本开发藻类潜能

  其实,藻类一直被认为是一种潜在的生物燃料来源,但原有的生产技术成本太高,美国能源部西北太平洋国家实验室的技术则利用了藻类的潜能量,有效运用一些方法来减少生产藻类燃料的成本。

  “成本是开发藻类燃料的大障碍。”实验室研究小组组长道格拉斯说,“我们相信自己的创造将有助于藻类生物燃料变得更经济实惠。”事实也的确如此,该研究小组保持了海藻高效能的优势,并结合多种方法降低了成本。

  目前的大多数制造工序都需要大量能量,新工艺使用的是含水量达80%至90%的藻浆。不必晒干海藻是这个过程的一大创新之处,也因此削减了大量成本。可以从水中提取可用气,然后回收剩余的水分和养分,以便帮助种植更多藻类,这无疑再次降低了成本。一些机构已经开始用湿藻类生物进行类似的燃料研究,但大部分工作都只能是一次生产一批,而非持续利用与生产。在道格拉斯领导的实验室,反应器每小时能处理约1.5升藻浆。这虽然并不多,但这种持续处理系统更接近于大规模商业化生产的需要。

  可持续技术仍有待完善

  道格拉斯说,虽然能量在转换过程中的成本被有效降低,但这种可持续处理系统的建立却并不廉价,因此,这也成为该技术的一个缺点。“从某种意义上说,我们是在复制地球要用数百万年将藻类转化成油的过程。”道格拉斯从事水热技术工作近40年,他把专长应用到各种各样的物质中,包括木屑和其他物质。他曾开玩笑地说,他的实验室有时闻起来像一只脏袜子,而臭鸡蛋和木材烟尘的味道也到处都是。

  Genifuel生物燃料公司总裁James Oyler说:“制造出能与石油燃料竞争的生物燃料是一个很大的挑战,但我们正朝着正确的方向迈出了一大步。”

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  “哥本哈根轮”自行车支援你

  骑车途中不仅能欣赏沿途风景,还能锻炼身体,可以说是一项有益又健康的出行方式。不过,当我们遇到道路不平或陡坡时,骑自行车便会让人头疼,骑行者必须使出全身力气,双腿不停交换使劲,让自行车持续前进,同时还要保持平衡以免摔倒。相信很多有过爬坡骑行经历的人都体会过那种艰辛。

  为了解决这一难题,麻省理工学院SENSEable城市实验室的研究人员创建了一个自行车车轮,那是一个带有红色内圈的自行车后轮,可以与原有自行车后轮替换,它的神奇之处在于不仅知道你何时在挣扎,还会启动一个内置电机,及时支援你,把你从费劲的体力消耗中解救出来。

  这个轮子被称为“哥本哈根轮”,轮子的轮毂内安装有一台计算机、充电电池和监测传感器。骑行者可以通过蓝牙将其与智能手机连接,车轮可以测量出你骑行的距离和路面的高低角度,并激活一个马达随时做出调整,以适应不同的地形。骑行人还可以通过智能手机进行随时调节,并实时掌握自己的骑行距离及时间。

  车轮的发明者之一Assaf Biderman表示:“车轮的内置电机可以与骑手的运动达到无缝结合。这就像有一个同伴和你一起骑车一样,它让骑自行车变得更容易、更简单。”

  “哥本哈根轮”有足够的力量去推动一个骑手以37英里/小时的速度前进。不过,开发商已经将限制车速的软件安装在轮子里,以便严格遵循交通法规的要求。现在,1000个“哥本哈根轮”正在通过网站热销,购买一个需要花费699美元,而根据最新统计,目前至少已有810个轮子被买走了。

  

  超薄又节能的瞳孔式光圈

  光圈是相机最基本的结构之一,透过放大与缩小来控制进入的光线量及景深,而现在的镜头主要都是以多片光圈叶制造光圈,但在物理上例如厚度或是光圈形状等,都受光圈叶片所影响。来自德国University of Kaiserslautern研究团队最新的发明,他们制造出一种“化学光圈”代替“物理光圈”,所带来的变化可以说非常厉害。

  其原理就是使用一种名叫PEDOT的化学物料,夹在两块镜片之间,由于其特性是“电致变色”(electrochromic),即通电后就能够改变颜色,以允许或阻挡光线通过,因此透过适当的设计,就能够变成可随意扩大缩小的“瞳孔式光圈”。

  这个发明的厉害之处,在于设计上可以允许更小更薄的光圈,例如现时的版本仅有55μm,比起市场上任何光圈都薄。而且要自动改变光圈大小,所使用的电量亦更加低。还有一个有趣的“副作用”,就是不少人所追求的“完美圆形散景”或会这样实现出来。

  

  3层高办公楼可节能高达56%

  办公大楼、居家装潢讲究环保节能蔚为风尚。据报道,台湾地区厂商2014年力推“台湾绿色产品组合屋”,只要善用科技创意,可为一栋3层的办公大楼,节省56%的能源。

  室内设计除展现不同装潢设计风格外,如何展现环保节能创意也是今后主流风潮。台湾地区厂商看准这商机,在太阳能、绿建筑、智能控制、燃料电池新能源、健康木地板、LED灯等领域,展现良好成效。

  “新加坡第4届亚洲国际建材展”已经落幕,约12家的台湾地区厂商首次展出2014年度最新设计的“台湾地区绿色产品组合屋”(Taiwan Green Demo House)。

  以捷能国际J-Energy的智能空调变频模块为例,它可将传统水冷式、气冷式冷气,转化为变频模式,这样一来可有效降低用户20%以上用电。

  台湾地区联相光电的建筑一体化太阳能模块,除阻隔紫外线、红外线、与温度外,还能产生太阳能;“直兴光电”所推出的太阳能砖,更是能通过导光技术从各个角度吸收太阳能产电。

  

  中国将引入比利时节能环保高科技铁路轨道

  比利时城际轨道公司(PREFArails)日前与北京永和投资管理有限公司、河北衡水中铁建控股集团在布鲁塞尔签订三方合作框架协议,计划在中国成立合资公司,将比利时的节能环保高科技铁路轨道技术市场。

  比利时城际轨道公司致力于生产不同型材的嵌入式轨道,即全方位固定支撑轨道。包裹轨道的型材由回收的旧轮胎制成,不仅极大地降低了成本,而且在减震、降噪、防静电方面表现优异,同时又非常环保。这种轨道将传统轨道以枕木分段支撑的方式变为全方位的连续支撑,将轨道的平均使用寿命提高40%,同时显著降低后期的维护费用。比利时城际轨道公司最新研制出的防沙防雪防风暴(3S)模型轨道周身不用螺丝,被整条焊接起来,轨道两侧均匀分布着空隙,供沙和雪漏出。

  由于全世界需考虑防沙防雪因素的轨道路段有70%分布在中国,因此,这种轨道技术正是中国所需要的。同时,由于比利时城际轨道公司大量使用预制模块型材,施工周期也可以大大缩短。专家认为,比利时的高科技轨道技术在中国的新型城镇化建设与老城改造的过程中大有用武之地。

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关键字: 汽油

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