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        技術進展
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        【前沿】生物能源時代到來,沸石或將成為其中關鍵!
        來源:中國粉體技術網    更新時間:2023-01-31 14:56:27    瀏覽次數:
         
          自20世紀70年代以來,隨著傳統能源價格上漲,加之環保壓力和全球氣候變化影響,生物燃料因其具有可再生性和污染小等優點逐漸被世界各國所重視。當前,各行業對大多數生物燃料能量密度要求較高,使得制備的生物材料難以符合應用標準。國內外科學家們正在尋找新的材料,幫助生物質原料發揮出自身的更大燃燒性能。
          
          近日,一種新型節能催化材料為推動低成本、可持續生物燃料帶來的新的前景與希望——曼徹斯特大學研究團隊通過試驗論證,證明在生物燃料制備中,加入天然沸石可促進可再生生物質中高效生產輕質烯烴,這項研究為丁烯的可持續生產提供了前景,并將成為可持續利用生物質的更優方案。
          
          一、生物燃料:替代傳統能源的新藍海
          
          生物燃料是指來自生物質的生物柴油、乙醇和其他合成能源,包括燃料乙醇、林業原料乙醇等。隨著國家對環境保護的重視程度不斷提高,對可再生資源的重視程度不斷加大,可再生資源替代化石燃料將成為大勢所趨。目前國內生物燃料產業規模不斷擴大,生物燃料占我國石油消費總量的比例也在逐年提升。2021年我國生物燃料產量約為275萬噸,同比增長了25.7%;2022年1-5月中國生物燃料產量達275萬噸,同比增長了30.4%。根據公開資料顯示,我國已探明的可利用植物種類約5.7億畝(含野生種)。由于其可以較好地替代由石油制取的汽油和柴油,因而成為可再生能源開發利用的重要方向。
          
          隨著中國經濟的快速發展,中國在能源、環境、社會等領域正面臨著嚴峻挑戰,生物能源的發展與中國經濟增長相輔相成。未來隨著生物燃料產業的不斷成熟,隨著相關政策法規逐步完善和生物燃料在終端能源消費領域的進一步推廣應用,我國生物燃料將實現更快更好的發展。國家《2030年前碳達峰行動方案》明確提出“加快生物燃料生產”,《能源法》提出“加快推進生物質發電、熱電聯產和分布式能源等清潔化利用技術開發”。在國家政策驅動下,在政策推動、市場需求持續增長等因素的共同作用下,我國生物燃料產業將實現快速發展。預計到2025年生物燃料產量將達到330萬噸左右,市場規模約為150億元左右;到2030年我國生物燃料產量要達到360萬噸左右,年均復合增長率為20.9%。
          
          二、沸石:增強生物燃料性能的“加速器”
          
          生物燃料領域,如今已然成為人們關注的焦點。在生物燃料制備中,其丁烯釋放量決定了自身燃燒性能。而通過研究人員試驗論證,在生物質轉化為燃料的加工過程中,加入沸石,可以通過沸石自身特殊的性質,促進丁烯加速釋放,且無需為轉化消耗大量能量。曼徹斯特大學研究人員認為沸石能夠通過自身的催化作用,可以非常高效地將生物質轉化為燃料來源,并為制造先進的可再生材料提供了新的可能性。
          
          廣西大學資源環境與材料學院陳思思等人,通過對生物質轉化試驗中,發現加入沸石后對生物質進行處理,生物燃料的燃燒質量得以提高,并且獲得的生物油數量增加,能夠應用于生產燃料中。周之棟等人以木屑纖維素為生物質原料,通過在制備過程中加入天然沸石,研究發現獲得的生物油產率顯著提高,并且將該產物制成的生物瀝青與石油瀝青對比,生物瀝青表現出較低的H/C比、較高的氧含量以及更多的輕質組分,具有更好的熱穩定性。
          沸石因其具有良好的催化性、環境友好等特性,因而被部分研究人員認為是第三代生物燃料的“核心”,尤其是在過去的生物質轉化過程中,需要從純化的含氧生物質中生產丁烯需要大量能量或極高的溫度,但是使用沸石,能夠依靠其特性,用更溫和的條件直接轉化原始含氧化合物,消耗的能量少得多,且對環境更友好。
          
          三、沸石生物燃料的發展前景
          
          過去幾年中,市場對可持續生物燃料的需求一直在顯著攀升。諸多生物燃料企業對沸石生物燃料項目表示極大的興趣??沙掷m、先進的沸石生物燃料在實現氣候目標方面具有非常重要的地位。曼徹斯特大學研究學者認為,沸石生物燃料是當今市場上為數不多的能夠真正對減少碳足跡產生實質影響的可用選項之一。為了實現可持續發展目標,其已經將該技術廣泛推廣于各運輸公司,引導其接受一系列減排方案,使得運輸公司能夠滿足客戶對無化石燃料的需求,并幫助公司實現更廣泛的ESG(環境、社會和公司治理)目標。事實上,越來越多的行業領軍人物已經關注或選擇了沸石生物燃料。
          
          根據《中國生物經濟發展規劃(2021-2025年)》,到2025年我國可再生能源綜合利用量達到45億噸標準煤,其中生物質資源量為8億噸標準煤。我國的生物質能源行業已進入快速發展階段,隨著國內能源供應結構調整以及國家能源安全戰略的實施,預計未來我國生物質能源行業將持續保持較快發展。其中,沸石作為加速生物燃料提質的“關鍵要素”,將有更大可能取代化石衍生材料,推進全球新一代燃料革命的新進程!
          
          資料來源:國投盛世
          
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