阿肯色大學的化學工程師團隊開發(fā)了一種將普通藻類轉化為丁醇的方法，丁醇是一種可用于現(xiàn)有可燃發(fā)動機的可再生燃料。綠色技術從現(xiàn)在用于清理和充氧美國水道的過程中獲益并增加其價值，方法是在徑流中去除肥料中過量的氮和磷。
“我們可以開車，”該項目助理教授兼領導人Jamie Hestekin說?！拔覀兊霓D換過程高效且廉價。丁醇與乙醇相比具有許多優(yōu)勢，但這個過程最酷的事情是我們通過種植和收獲原料實際上使河流和湖泊變得更健康?！?/span>
Hestekin和他的研究團隊 – 來自榮譽學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，這是長槽 – 通常是2英尺寬度范圍從5英尺到80英尺長，具體取決于操作規(guī)模。盡管Hestekin說藻類幾乎可以在任何表面上生長，但它們都是由屏幕或地毯制成。
藻類在氮，磷，二氧化碳和自然陽光下生存，因此研究人員通過在水槽表面上運行富含氮和磷的溪水來種植藻類。它們通過中空纖維膜提供高濃度的二氧化碳來增強這種生長，這些膜看起來像長條狀的意大利面條。主要在東海岸的市政府和州政府已經(jīng)實施了類似的大規(guī)模流程，以解決所謂的“死區(qū)”，即過量的氮和磷殺死了魚類和植物。
研究人員每隔五到八天通過抽真空或從屏幕上刮下藻類來收獲藻類。在等待它干燥之后，它們將藻類壓碎并研磨成細粉末，作為從植物細胞中提取碳水化合物的手段。碳水化合物由糖和淀粉制成。對于這個項目，Hestekin的團隊與淀粉合作。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化成簡單的天然糖。然后，他們開始了一個獨特的兩步發(fā)酵過程，其中有機體將糖轉化為有機酸 – 丁酸，乳酸和乙酸。
發(fā)酵過程的第二階段集中在丁酸及其轉化為丁醇的過程中。研究人員使用了一種稱為電去離子的獨特過程，這是一種由Hestekin的博士生開發(fā)的技術。該技術涉及使用特殊的膜，其在施加電荷期間快速且有效地分離酸。通過快速分離丁酸，該方法提高了生產(chǎn)率，這使得轉化過程更容易且更便宜。
正如Hestekin所提到的，丁醇與乙醇相比具有幾個明顯的優(yōu)勢，乙醇是目前汽油中的主要添加劑。丁醇每單位質量釋放更多能量，并且可以以比乙醇更高的濃度混合。它的腐蝕性低于乙醇，可通過現(xiàn)有管道運輸。這些屬性除了從丁醇來源中收集的優(yōu)點之外。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值的農田。
Hestekin的團隊目前正與紐約市環(huán)境保護部合作，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。