中國研究員用纖維素氫解合成高密度航空燃料
OFweek氫能網訊：中國科學家已經開發出一種將農業和木材采伐過程中的植物廢料，通過氫解作用，轉化為高密度航空燃料的方法。通過調整反應條件，還可以選擇性生產甲基環戊烷，作為高辛烷值汽油添加劑。
研究人員表示，他們的新工藝具有許多優點，包括使用更便宜的原料，溫和的反應條件，更少的步驟，更高的密度和更低的最終產品凝固點。 相關成果已發表在Joule期刊上。
雖然鏈烷烴（如支鏈辛烷值、十二烷值和十六烷值）之前已經從用于航空燃料的纖維素中提取出來，但研究人員認為，這是首次研究出更復雜的聚環烷烴化合物，可以用作高密度航空燃料。
大連化學物理研究所研究員、該研究的作者之一李寧認為，這種新型生物燃料可能有助于航空“走向綠色”。“我們的生物燃料對于減少二氧化碳排放很重要，因為它來自生物質，與傳統航空燃料相比，它具有更高的密度（或體積熱值）。我們知道，使用高密度航空燃料可以在不改變油箱油量的情況下，顯著增加飛機的航程和有效載荷。”李寧表示。
李寧和他的團隊發現纖維素可以選擇性地使用氫解作用轉化為2,5－hexanedione。然后他們開發了一種分離化合物2,5－己二酮的方法，將氫化反應產物中的5－甲基糠醛轉化為2,5－己二酮，同時保持產物中的2,5－己二酮不變。
這導致了71％的分離碳產量——比他們最初工作時的產品產量增加了5％。最后，他們將氫與麥草纖維素中的2,5－己二酮反應，得到最終產物：C12和C18聚環烷烴的混合物，凝固點較低，密度比傳統噴氣燃料高10％左右。
盡管在這項研究中，研究人員在實驗室規模生產了這種生物燃料，而生產過程中“廉價、豐富的纖維素原料、更少的生產步驟、更低的能源成本和消耗，意味著它將很快投入商業使用。”李寧預測。由于試用更低的成本就能生產出更高密度燃料，該技術將帶來比傳統航空燃料生產更高的利潤。
當然，困難也是存在的。阻礙這一過程的最大問題是使用二氯甲烷將纖維素分解成2,5－己二酮，而該化合物通常被用作油漆去除劑的溶劑，被視為對環境和健康存在危害。
李寧稱：“我們將繼續探索一種環保型、可再生的有機溶劑，以取代二氯甲烷在纖維素氫化分解為2,5－己二酮過程中所使用的溶劑。同時，我們將研究2,5－己二酮在其他燃料和增值化學品合成中的應用。”
當前，國家自然科學基金、中國科學院DNL合作基金、中國科學院戰略重點研究項目、國家基礎研究與發展重點項目、中國博士后科研基金、iChEM博士后科研基金資助。
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