新的催化過程從微藻油生產(chǎn)可再生柴油
由德國(guó)慕尼黑工業(yè)大學(xué)約翰內(nèi)斯Lercher博士暨太平洋西北國(guó)家實(shí)驗(yàn)室綜合催化研究所主任領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)于近日宣布，推出了一個(gè)新的催化過程，可允許在緩和的條件下從微藻油有效地轉(zhuǎn)化為柴油范圍的烷烴。該研究成果已發(fā)表在《應(yīng)用化學(xué)雜志（journal Angewandte Chemie）》上。
植物油有希望成為生產(chǎn)生物燃料的起始原料。微藻在這方面是有吸引力的原料資源，因?yàn)樗鼈兙哂懈吒视腿ズ浚ǹ筛哌_(dá)60wt%）；有快速的生長(zhǎng)速率，比地面油料作物，如大豆和油菜籽生長(zhǎng)速率快10-200倍；并且不直接與人爭(zhēng)糧和競(jìng)爭(zhēng)石油生產(chǎn)。目前有三種方法可用于微藻油的煉制。
甘油三酯和醇類酯交換成為脂肪酸烷基酯（FAAEs）和甘油，即，第一代生物柴油。然而，這樣的酯類，具有相對(duì)較高的氧含量，在低溫和流動(dòng)性差，限制了其應(yīng)用為高品位燃料。
傳統(tǒng)的加氫催化劑，如硫化NiMo和CoMo，可用于改質(zhì)。然而，這些硫化物催化劑通過硫浸出而使產(chǎn)品受到污染，并且因?yàn)樗鼜谋砻嫔媳蝗コl(fā)生減活。
負(fù)載的貴金屬和堿金屬催化劑在300-330°C下可應(yīng)用于羧酸脫羧和脫羰成為烷烴。然而，這些催化劑對(duì)C15-C18烷烴呈現(xiàn)低的活性和選擇性。使用無硫的催化劑用于微藻油改質(zhì)尚未見報(bào)道。
在此，該研究團(tuán)隊(duì)首次報(bào)告了一種新的和可擴(kuò)展的催化劑，就是將Ni負(fù)載在沸石Hbeta上，從而可在緩和的條件（260°C時(shí)，40巴H2）下定量地將粗微藻油轉(zhuǎn)化成柴油范圍的烷烴，作為高品位的第二代運(yùn)輸生物燃料。
研究中的微藻油總組成為不飽和C18脂肪酸（88.4%），飽和C18脂肪酸（4.4wt%），以及一些其他的C14、C16、C20、C22和C24脂肪酸（7.1wt%）。研究人員直接在批處理模式下，采用10%Ni/HBeta（Si/Al=180），在260°C和40巴H2下，使微藻油直接進(jìn)行加氫處理，8小時(shí)后，他們獲得78%產(chǎn)率的液體烷烴，含有60wt%C18十八烷，非常接近于理論的最大液體烴收率84wt%。丙烷（3.6wt%）和甲烷（0.6%）是氣相的主要產(chǎn)品。
反應(yīng)機(jī)制的分析表明，這是一個(gè)級(jí)聯(lián)反應(yīng)。甘油三酯的不飽和脂肪酸鏈的雙鍵被氫飽和。在最后一步，脂肪酸中的酸基團(tuán)逐步還原成相應(yīng)的烷烴。
總之，研究已經(jīng)表明，通過藉助于基于Ni和酸性沸石雙功能催化劑的級(jí)聯(lián)反應(yīng)，微藻油可近定量地被加氫脫氧成為烷烴。Ni可有效地催化脂肪酸酯的氫解，羰醛間的脫羧化，以及使反應(yīng)物和中間體中的-COOH，-CHO和C=C雙鍵進(jìn)行加氫。這種酸功能可催化醇中間體的脫水，以及烷烴產(chǎn)品的加氫異構(gòu)化和
加氫裂化。
該方法為大規(guī)模從微藻生產(chǎn)無硫高檔次的綠色運(yùn)輸燃料開拓了新的可能性。
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