阿肯色大學(xué)的化學(xué)工程師團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種將普通藻類轉(zhuǎn)化為丁醇的方法，丁醇是一種可用于現(xiàn)有可燃發(fā)動(dòng)機(jī)的可再生燃料。綠色技術(shù)從現(xiàn)在用于清理和充氧美國(guó)水道的過(guò)程中獲益并增加其價(jià)值，方法是在徑流中去除肥料中過(guò)量的氮和磷。
“我們可以開(kāi)車，”該項(xiàng)目助理教授兼領(lǐng)導(dǎo)人Jamie Hestekin說(shuō)?！拔覀兊霓D(zhuǎn)換過(guò)程高效且廉價(jià)。丁醇與乙醇相比具有許多優(yōu)勢(shì)，但這個(gè)過(guò)程最酷的事情是我們通過(guò)種植和收獲原料實(shí)際上使河流和湖泊變得更健康?！?/span>
Hestekin和他的研究團(tuán)隊(duì) – 來(lái)自榮譽(yù)學(xué)院的本科生和幾名研究生，包括一名發(fā)現(xiàn)了更有效和技術(shù)更優(yōu)越的發(fā)酵方法的博士生 – 在“水道”上種植藻類，這是長(zhǎng)槽 – 通常是2英尺寬度范圍從5英尺到80英尺長(zhǎng)，具體取決于操作規(guī)模。盡管Hestekin說(shuō)藻類幾乎可以在任何表面上生長(zhǎng)，但它們都是由屏幕或地毯制成。
藻類在氮，磷，二氧化碳和自然陽(yáng)光下生存，因此研究人員通過(guò)在水槽表面上運(yùn)行富含氮和磷的溪水來(lái)種植藻類。它們通過(guò)中空纖維膜提供高濃度的二氧化碳來(lái)增強(qiáng)這種生長(zhǎng)，這些膜看起來(lái)像長(zhǎng)條狀的意大利面條。主要在東海岸的市政府和州政府已經(jīng)實(shí)施了類似的大規(guī)模流程，以解決所謂的“死區(qū)”，即過(guò)量的氮和磷殺死了魚(yú)類和植物。
研究人員每隔五到八天通過(guò)抽真空或從屏幕上刮下藻類來(lái)收獲藻類。在等待它干燥之后，它們將藻類壓碎并研磨成細(xì)粉末，作為從植物細(xì)胞中提取碳水化合物的手段。碳水化合物由糖和淀粉制成。對(duì)于這個(gè)項(xiàng)目，Hestekin的團(tuán)隊(duì)與淀粉合作。他們用酸處理碳水化合物然后加熱它們以分解淀粉并將它們轉(zhuǎn)化成簡(jiǎn)單的天然糖。然后，他們開(kāi)始了一個(gè)獨(dú)特的兩步發(fā)酵過(guò)程，其中有機(jī)體將糖轉(zhuǎn)化為有機(jī)酸 – 丁酸，乳酸和乙酸。
發(fā)酵過(guò)程的第二階段集中在丁酸及其轉(zhuǎn)化為丁醇的過(guò)程中。研究人員使用了一種稱為電去離子的獨(dú)特過(guò)程，這是一種由Hestekin的博士生開(kāi)發(fā)的技術(shù)。該技術(shù)涉及使用特殊的膜，其在施加電荷期間快速且有效地分離酸。通過(guò)快速分離丁酸，該方法提高了生產(chǎn)率，這使得轉(zhuǎn)化過(guò)程更容易且更便宜。
正如Hestekin所提到的，丁醇與乙醇相比具有幾個(gè)明顯的優(yōu)勢(shì)，乙醇是目前汽油中的主要添加劑。丁醇每單位質(zhì)量釋放更多能量，并且可以以比乙醇更高的濃度混合。它的腐蝕性低于乙醇，可通過(guò)現(xiàn)有管道運(yùn)輸。這些屬性除了從丁醇來(lái)源中收集的優(yōu)點(diǎn)之外。與玉米不同，食品工業(yè)不需要藻類。此外，它幾乎可以在任何地方種植，因此不需要大片有價(jià)值的農(nóng)田。
Hestekin的團(tuán)隊(duì)目前正與紐約市環(huán)境保護(hù)部合作，在皇后區(qū)洛克威污水處理廠種植的藻類中生產(chǎn)生物燃料。