Erschwingliche Bioenergie für die Zukunft

Wir werden bald billigere und bessere Biokraftstoffe haben, die erneuerbar sind. Dies geht aus einer Ankündigung der Agentur für Wissenschaft, Technologie und Forschung (A*STAR) vom 9. Mai 2014 hervor.

Die Agentur hat an Katalysatoren gearbeitet, die sauerstoffhaltige Verbindungen, die normalerweise in Bioölen enthalten sind, abbauen können. Das große Interesse an erneuerbaren Kraftstoffen ist auf die gestiegenen Kraftstoffpreise, die schwindenden Ölreserven und die Sorge um die Umwelt zurückzuführen.

Biokraftstoffe sind ein Produkt aus forstwirtschaftlichen oder landwirtschaftlichen Abfällen. Sie werden bevorzugt, weil sie die Ressourcen, die mit der Produktion von Nahrungsmitteln einhergehen, nicht beeinträchtigen.

Bei der Behandlung der oben genannten Abfälle bei hohen Temperaturen entstehen auch große Mengen an sauerstoffhaltigen Verbindungen. Solche Verbindungen haben negative Eigenschaften wie hohe Korrosivität und Viskosität.

Andere Forscher sowie Jie Chang und Armando Borgna vom A*STAR Institute of Chemical and Engineering Sciences in Singapur haben eine Methode zur Veredelung von Ölen mit Hilfe einer Reihe von Katalysatoren beschrieben. Diese Katalysatoren entfernen die unerwünschten funktionellen Gruppen, die Sauerstoff enthalten.

Sie erklären weiter, dass sie bei diesem Prozess eine als Guajakol bekannte Verbindung als Repräsentant der Bioöle verwenden. Sie fanden heraus, dass die Katalysatoren, die zur Desoxygenierung dieses Modells verwendet werden können, aus Molybdänmetall bestehen, das von Kohlenstoff getragen wird.

Die Quellen der Biomasseabfälle sind vielfältig, so dass der Gehalt nach der ersten Wärmebehandlung sehr unterschiedlich ist. Bei der Verwendung von Guajakol können die sauerstoffhaltigen Funktionsgruppen entfernt werden. Das liegt daran, dass Guajakol eine Verbindung ist, die leicht verfügbar ist.

Katalysatoren, die bei der Entfernung von Schwefel in Erdölraffinerien zur Herstellung sauberer Kraftstoffe eingesetzt werden, sind nicht ganz optimal, wenn es um die Desoxygenierung geht. "Die Entschwefelungskatalysatoren sind gut entwickelt und verstanden, da die Mechanismen, nach denen sie funktionieren, umfassend erforscht wurden", erklärt Chang. "Wir verwenden Guajakol als Modellverbindung, um ein ähnliches Verständnis für die Desoxygenierung zu entwickeln."

Die Forscher haben die besten Katalysatoren identifiziert, die Guajakol und achtzig Prozent der ausgewählten Verbindungen innerhalb weniger Minuten vollständig in die gewünschten Kohlenwasserstoffprodukte umwandeln.

Chang und seine Mitarbeiter haben auch die Struktur der Katalysatoren eingehend untersucht, und zwar zunächst vor der Reaktion, während der Reaktion und nachdem die Katalysatoren deaktiviert wurden. Dabei versuchten sie auch, den Ablauf der Reaktion zu ermitteln.

Sie konzentrierten sich auf die Arten von sauerstoffhaltigen Funktionsgruppen, die als erste reagierten, und darauf, ob sie die Leistung des Katalysators beeinflussten.

In seinen abschließenden Bemerkungen erklärte Chang, dass nicht nur die Auswahl des Katalysators entscheidend sei, sondern auch seine Stabilität und Aktivität. Er fügte außerdem hinzu, dass es noch ein weiter Weg sei, bis das Ganze kommerziell genutzt werden könne.