【前沿】美国科学家开发MAAD新技术,将高浓度有机废水转化为航空燃料,可减少70%的碳排放

文摘   2024-11-03 20:04   吉林  



美国阿贡国家实验室科学家开发出一种名为“甲烷捕集厌氧消化”(MAAD)的新技术,能将高浓度有机废水转化为可持续航空燃料(SAF),未来有望将航空业的温室气体排放量大幅削减70%。相关论文发表于最新一期美国化学会期刊《可持续化学与工程》杂志。在最新研究中,研究团队以啤酒厂和奶牛场的富碳废水作为原料,借助其开发的MAAD技术,不仅将有机碳从这些高浓度废物流中去除,还为航空业制造出了低碳可持续燃料。



美国科学家开发出一种新方法,利用甲烷被捕集厌氧发酵(MAAD)技术将高强度有机废水转化为挥发性脂肪酸,从而升级为可持续航空燃料(SAF)。



美国能源部阿贡国家实验室(Argonne National Laboratory)的科学家声称,这种具有成本竞争力的SAF可以使航空业的温室气体排放量(GHG)减少高达70%。

研究人员称,阿贡实验室的生命周期和技术经济模型被用于分析SAF的环境影响和经济可行性。

阿贡实验室博士后研究员吴浩然(Haoran Wu)称,挥发性脂肪酸作为生产SAF的关键前体物,可在航空业脱碳过程中发挥关键作用。

他说:“从废液中提取挥发性脂肪酸可以使生物燃料的生产更具成本效益和可持续性。阿贡实验室的新技术采用膜辅助生物反应器来提高挥发性脂肪酸的产量。

据称,这项研究推动了美国能源部“可持续航空燃料大挑战”(Sustainable Aviation Fuel Grand Challenge)提出的目标,即到2030年将SAF的产量提高到30亿加仑(113亿升)。目标是到2050年生产出足够的燃料来满足100%的商用喷气机燃料需求。

研究人员利用酿酒厂和奶牛场的富碳废水作为其创新技术的原料,而不是依赖脂肪、油脂等更传统的资源。

阿贡能源系统分析师泰明·金(Taemin Kim)表示,这两种废水都含有丰富的有机物,使用传统的废水处理方法处理它们是碳密集型的。

金说:“利用我们的技术,不仅能处理这些废液,还能为航空业制造低碳、可持续的燃料。”

乳酸限制了挥发性脂肪酸生产SAF。据一份新闻稿称,阿贡MAAD技术克服了这一限制,提高了挥发性脂肪酸的产量。

“乳酸降低了挥发性脂肪酸转化为SAF的碳效率。因此,将乳酸转化为挥发性脂肪酸生产是关键所在。”吴浩然说。

在另一项创新中,科学家们开发了一种电化学分离方法来提高膜辅助MAAD技术。

该研究的主要研究人员Urgun Demirtas表示,研究人员开发了一种原位产品回收工艺,以增加膜辅助消化器中的保留时间,从而使微生物群落具有丰富的丁酸生产者,并提高酸的生产率和浓度,从而降低酸的生产成本和酸的毒性。

研究人员认为,与传统喷气燃料相比,废物转化为航空燃料的途径大大减少了碳排放。这项研究还扩大了使用的废料的范围,而目前对用于SAF的典型生物原料的需求正导致短缺。

虽然研究还将继续,但科学家们希望最终能将正在申请专利的工艺商业化,并将该技术推广应用。

吴浩然表示,设计出一种膜辅助技术,能以与传统喷气燃料相当的成本减少70%的温室气体排放,这是一项重大进步。
(来源:科技日报、新浪财经)


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