Катализатор превращения биомассы в биотопливо

Цеолиты – чрезвычайно пористые материалы: десять граммов могут иметь площадь внутренней поверхности размером с футбольное поле. Их полости делают их полезными в катализе химических реакций и, следовательно, в экономии энергии. Международная исследовательская группа сделала новые выводы о роли молекул воды в этих процессах. Одним из важных приложений является преобразование биомассы в биотопливо.


из биомассы считается климатически нейтральным, хотя для его производства по-прежнему требуется энергия: желаемые химические реакции требуют высоких уровней температуры и давления.

«Если мы хотим в будущем отказаться от ископаемых источников энергии и эффективно использовать биомассу в больших масштабах, нам также придется найти способы уменьшить количество энергии, необходимой для обработки биомассы», – говорит Йоханнес Леркер, профессор химической технологии в Технический университет Мюнхена (TUM) и директор Института интегрированного катализа Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории в Ричленде, Вашингтон (США).

Работая вместе с международной исследовательской группой, Леркер внимательно изучил роль молекул воды в реакциях внутри пор цеолита, размер которых меньше одного нанометра.

Все начинается с кислот

Одной из характеристик кислоты является то, что она легко отдает протоны. Таким образом, при добавлении в воду соляная кислота распадается на отрицательно заряженные хлорид-анионы, подобные тем, которые содержатся в кристаллах поваренной соли, и положительно заряженные протоны, которые присоединяются к молекулам воды. В результате образуется положительно заряженный ион гидроксония, который стремится в дальнейшем передать этот протон, например, органической молекуле.

Когда органическая молекула «вынуждена» принять протон, она пытается стабилизироваться. Таким образом, спирт может дать начало молекуле с двойной связью – типичная стадия реакции на пути от биомассы к биотопливу. Стенки цеолита стабилизируют переходные состояния, возникающие во время конверсии, и, таким образом, помогают минимизировать количество энергии, необходимое для протекания реакции.

Цеолиты действуют как кислоты

Цеолиты содержат в своей кристаллической структуре атомы кислорода, которые уже несут протон. Подобно молекулярным кислотам, они образуют ионы гидроксония за счет взаимодействия с водой.

0 Комментарий
Inline Feedbacks
View all comments