皇家墨爾本理工使用3D打印實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的生態(tài)友好型生物燃料生產(chǎn)

魔猴君  行業(yè)資訊   1521天前

由皇家墨爾本理工大學(xué)（RMIT University）領(lǐng)導(dǎo)的國際科學(xué)家團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開發(fā)出了一種經(jīng)濟(jì)有效的方法，可以將回收的食用油，塑料垃圾和農(nóng)業(yè)廢料轉(zhuǎn)變?yōu)榄h(huán)保的生物燃料。研究人員的過程基于一種新型催化劑，該催化劑能夠?qū)⒏叨任廴镜牟牧限D(zhuǎn)化為化學(xué)前體。除產(chǎn)生低碳燃料來源外，化學(xué)副產(chǎn)物還可用于生產(chǎn)各種藥品和化肥以及可生物降解的包裝。為了快速擴(kuò)展其流程，該團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在打算采用3D打印技術(shù)，并確定潛在的合作伙伴以使其催化劑商業(yè)化。

該項(xiàng)目的聯(lián)合首席研究員亞當(dāng)·李教授解釋說：“我們的新催化劑可以幫助我們獲得通常會(huì)浪費(fèi)的資源的全部?jī)r(jià)值。從腐爛的食用油到稻殼和蔬菜皮，我們的催化劑]可以促進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)。”

研究人員的新型海綿狀催化劑可以生產(chǎn)更有效的生物燃料。圖片來自皇家墨爾本理工大學(xué)。

把蔬菜皮變成能源

食物和聚合物廢料中發(fā)現(xiàn)的天然化學(xué)物質(zhì)可以轉(zhuǎn)化為可再生能源已不是什么秘密。隨著世界轉(zhuǎn)向更加環(huán)保的燃料，許多科學(xué)家已經(jīng)設(shè)法將廢舊食用油到肥料等產(chǎn)品轉(zhuǎn)變?yōu)榭捎玫目苫厥丈锶剂稀＿@些現(xiàn)有方法中的許多問題在于，它們所基于的自然資源無法得到足夠有效的處理，無法使其成為常規(guī)燃料的可行替代品。目前，創(chuàng)造制造生物燃料所需的復(fù)雜有機(jī)分子包括通過多步反應(yīng)從較小的結(jié)構(gòu)單元合成它們。

能夠在此燃料制造過程中執(zhí)行多種轉(zhuǎn)換可能是非常有益的，因?yàn)闇p少所需的循環(huán)總數(shù)將加速整個(gè)過程。此外，根據(jù)李教授說，目前的生物燃料生產(chǎn)方法正在破壞環(huán)境，因此需要一種新技術(shù)。“現(xiàn)代生活的質(zhì)量在很大程度上取決于復(fù)雜的有機(jī)分子，以維持我們的健康并提供營養(yǎng)食品，干凈的水和廉價(jià)的能源，這些分子目前是通過不可持續(xù)的化學(xué)過程產(chǎn)生的，這些過程污染了大氣，土壤和水道?！?/span>

盡管已經(jīng)開發(fā)了許多環(huán)保型生物燃料，但它們通常效率低下，還沒有被商業(yè)化。圖片由皇家墨爾本理工大學(xué)提供。

團(tuán)隊(duì)的新型生物燃料催化劑和3D打印

為了減少制造生物燃料所需的操縱次數(shù)，研究人員開發(fā)了一種新型超高效催化劑。該小組的微米級(jí)海綿狀作品是通過其大的外部孔隙吸收分子并使它們經(jīng)歷初步的化學(xué)反應(yīng)而工作的。當(dāng)天然分子通過催化劑較小的內(nèi)部孔時(shí)，它們會(huì)進(jìn)行第二次反應(yīng)，從而使多個(gè)分子可以在單一催化劑中進(jìn)行處理。聯(lián)合首席研究員卡倫·威爾遜教授（Karen Wilson）解釋說，該團(tuán)隊(duì)的新設(shè)計(jì)模仿了酶在人體細(xì)胞中的工作方式。

威爾遜說：“催化劑已經(jīng)被開發(fā)出來，但是這些方法幾乎不能控制化學(xué)反應(yīng)，而且效率低下而且難以預(yù)測(cè)。我們以生物為靈感的方法著眼于自然界的催化劑-酶，以開發(fā)出強(qiáng)大而精確的方法來按設(shè)定順序進(jìn)行多種反應(yīng)。就像擁有用于化學(xué)反應(yīng)的納米級(jí)生產(chǎn)線一樣，所有生產(chǎn)線都裝在一個(gè)微小而高效的催化劑顆粒中?！睋?jù)中國3D打印網(wǎng)了解，海綿狀催化劑也不包含任何金屬，制造它們所需的只是一個(gè)大的加熱容器，使其生產(chǎn)成本相對(duì)較低。結(jié)果，該團(tuán)隊(duì)的低技術(shù)生物燃料生產(chǎn)流程可能會(huì)在設(shè)施昂貴，“能源貧困”加劇的第三世界國家采用。

通過進(jìn)一步的研究，科學(xué)家們還認(rèn)為，可以對(duì)他們的催化劑進(jìn)行定制，以從農(nóng)業(yè)廢棄物或廢棄輪胎中生產(chǎn)噴氣燃料。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)并將其新穎的流程擴(kuò)展到業(yè)務(wù)中，該團(tuán)隊(duì)目前正在對(duì)其進(jìn)行調(diào)整以與3D打印技術(shù)一起使用，并尋求業(yè)務(wù)合作伙伴以加速其商業(yè)發(fā)布。“我們還希望擴(kuò)大化學(xué)反應(yīng)的范圍，以包括用于尖端技術(shù)的光激活和電激活。李教授總結(jié)說：“這需要人工光合作用和燃料電池。我們正在尋求與潛在的業(yè)務(wù)合作伙伴合作，為不同的應(yīng)用創(chuàng)造一系列可商購的催化劑?！?/span>

添加劑制造的可再生能源

3D打印提供的復(fù)雜幾何形狀和材料兼容性使近年來能夠制造各種綠色零件和可再生能源工藝。來自奧地利格拉茨工業(yè)大學(xué)，維也納大學(xué)和FAU埃爾蘭根-紐倫堡大學(xué)（FAU）的科學(xué)家擁有用于清潔能源設(shè)備的3D打印超級(jí)磁體。該團(tuán)隊(duì)的人造土金屬元素對(duì)于風(fēng)力渦輪機(jī)和電動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)至關(guān)重要。

工業(yè)制造公司西門子正在驗(yàn)證3D打印燃燒器，這可能是瑞典實(shí)施無化石燃料計(jì)劃的關(guān)鍵。西門子正在與能源供應(yīng)商哥德堡能源公司（G?teborgEnergi）合作測(cè)試可實(shí)現(xiàn)可再生燃料運(yùn)行的燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)。

增材制造也被用來生產(chǎn)非常規(guī)的可再生能源，橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家目前正在3D打印反應(yīng)堆堆芯。 Oak Ridge團(tuán)隊(duì)正在使用傳感器輔助方法，以優(yōu)化設(shè)備的生產(chǎn)，并盡可能減少浪費(fèi)。

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