一家新公司的催化过程能将生物质直接转化为汽油的组成成分。

一个从马萨诸塞大学阿默斯特分校分离出来的尚处于早期阶段的公司，计划将一种把纤维质生物转化为汽油中的五种化学成分的催化过程商业化。这些化学物质还能用来制造工业聚合物和溶剂。Anellotech正在寻求风险资本，计划明年建造一家试验工厂。





木屑到汽油：一个叫做催化裂解的过程将生物质，如木屑转化为有价值的化学物质，从左到右：木屑；没有xxxx况下产生的泥状化学物质；粉末状催化剂；用催化剂制成的芳香分子混合物。
来源：托伦•卡尔森，UMass

Anellotech的反应堆进行着一个叫做“催化裂解”的过程，将三种植物中的结构分子——两种形式的纤维素和树木的分子木质素——转化为燃料。碾碎的生物质被放入一个高温反应堆并与催化剂混合。热使得纤维素、木质素和生物质中的其他分子通过一个叫做高温裂解的过程进行化学分解；催化剂帮助控制化学反应，将纤维素和木质素转化为以碳环为基础的分子混合物：苯、甲苯和二甲苯。

这些化学物质的全球市场为一年800亿美元，并以每年4%的速度增长，Anellotech的首席执行官大卫•苏多尔斯基（David Sudolsky）说。“在没有税收优惠或其他补贴的情况下，我们的目标是与每桶60美元的石油竞争。”他说。公司的创始人乔治•胡贝尔（George Huber）表示他的催化裂解过程可以使每吨树木或生物质产生50加仑（1加仑=3.785升）的化学物质，产量在40%。反应的其他产物包括焦炭，用作反应堆的燃料。

“高温分解的优点是它利用了全部的生物质，” 国家科学基金会（National Science Foundation）催化和生物催化项目顾问约翰•雷加尔布托（John Regalbuto）说。平均来说，木质素中含有生物质中储存的全部能量的40%。但是由于它不像纤维素那样能转化为糖，木质素不能像有些生物燃料公司将蔗糖转化为燃料那样，将其用作发酵的原料。

高温分解也与另一种xx利用生物质的气化过程不同。气化的结果是生成一种叫做合成气的碳氢混合物，它可以用来制作燃料。高温分解则与此相反，通过简单的一步就将生物质转化为液体燃料。气化只有在非常大规模的情况下才能在经济上可行，而催化裂解可以在分布在生物质供应点附近的较小的精炼厂中进行。

高温分解是一种有效利用生物质的方式，但是这种方式很难控制反应的产物，也很难获得高产量。胡贝尔说，Anellotech的程序关键在于，一种专门设计的催化剂和一个xx控制反应条件的反应堆。胡贝尔在UMass是一名化学工程教授，他的团队是{dy}个将生物质直接转化为汽油的催化过程的开发团队，Anellotech的程序也是基于这项研究。

到目前为止，胡贝尔在实验室里开发了两代反应堆。测试过程中，该团队开始采用了来自当地工厂的木屑废料。生物质碎屑被送入流化床反应器。在内部，一种粉末状固体催化剂在加热到约600 ºC的气体混合物中旋转。当木质进入反应器时，迅速分解或裂解成不稳定的烃分子，扩散到催化剂颗粒的小孔中。在催化剂内，分子转变产生芳香化学混合物。反应过程只需要不到两分钟时间。

公司不会透露关于催化剂的细节，但是胡贝尔提到其重要特性之一是小孔的大小。“如果小孔太大，会被焦炭阻碍；如果孔太小，就无法容纳反应物，”胡贝尔说。公司用到的催化剂是一种多孔的基于ZSM-5的硅和铝结构，是由Mobil Oil在1975年研发的沸石催化剂，广泛应用于石油精炼行业，苏多尔斯基说这可以由承包商廉价制作。Anellotech的反应堆与用于精炼石油的反应堆十分类似。但是该公司的反应堆设计能确保快速传热并符合反应物在变为焦炭前进入催化剂的流体动力学。

位于科罗拉多州戈登国家可再生能源实验室（National Renewable Energy Laboratory）的国家生物能源中心（National Bioenergy Center）的高级科学家斯特凡•撒尼科（Stefan Czernik）警告说到目前为止这个过程只在小范围内得到了验证，而反应堆的复杂性可能意味着扩大规模还有很长的路要走。“在很大规模的情况下，复制化学反应和热传导之间的关系并不容易，因为这是在实验室中完成的，”他说。

明年在试验工厂中验证该程序后，Anellotech希望与化学公司合作在2014年建立一个商业化规模的设备。苏多尔斯基说，该公司要么将催化裂解过程授权给其他公司，要么在生物质资源附近建立工厂，因为运输生物质在经济上并不可行。

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