ทีมงานจาก Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) และ Sandia National Laboratories ได้ร่วมมือกันเพื่อพัฒนากระบวนการที่มีประสิทธิภาพและคล่องตัวในการแปลงสสารที่เป็นไม้เช่นป่ารกและวัสดุเหลือทิ้งจากการเกษตรซึ่งปัจจุบันถูกเผาทั้งโดยตั้งใจหรือไม่ตั้งใจให้เป็นเชื้อเพลิงชีวภาพเหลว . งานวิจัยของพวกเขาได้รับการตีพิมพ์เมื่อเร็ว ๆ นี้ในวารสารACS Sustainable Chemistry & Engineering

"ตามรายงานล่าสุดภายในปี 2593 จะมีชีวมวลไม้แห้ง 38 ล้านเมตริกตันในแต่ละปีทำให้เป็นแหล่งคาร์บอนที่มีปริมาณมากเป็นพิเศษสำหรับการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ" Carolina Barcelos วิศวกรกระบวนการอาวุโสของเชื้อเพลิงชีวภาพขั้นสูงของ Berkeley Lab กล่าวและ หน่วยพัฒนากระบวนการทางชีวภาพ (ABPDU).

อย่างไรก็ตามความพยายามในการเปลี่ยนมวลชีวภาพจากไม้เป็นเชื้อเพลิงชีวภาพมักถูกขัดขวางโดยคุณสมบัติที่แท้จริงของไม้ซึ่งทำให้ยากต่อการสลายตัวทางเคมี Eric Sundstrom นักวิจัยจาก ABPDU กล่าวเสริม "งานวิจัยสองชิ้นของเราให้รายละเอียดเกี่ยวกับเส้นทางการแปลงที่มีต้นทุนต่ำสำหรับแหล่งชีวมวลที่อาจถูกเผาในสนามหรือกองทับหรือเพิ่มความเสี่ยงและความรุนแรงของไฟป่าตามฤดูกาลเรามีความสามารถในการเปลี่ยนแหล่งคาร์บอนหมุนเวียนเหล่านี้จากมลพิษทางอากาศ และอันตรายจากไฟเป็นเชื้อเพลิงที่ยั่งยืน”

ในการศึกษาที่นำโดย Barcelos และ Sundstrom นักวิทยาศาสตร์ได้ใช้สารเคมีปลอดสารพิษเอนไซม์ที่มีจำหน่ายทั่วไปและยีสต์ที่ได้รับการออกแบบมาเป็นพิเศษเพื่อเปลี่ยนไม้เป็นเอทานอลในเครื่องปฏิกรณ์เดี่ยวหรือ "หม้อ" นอกจากนี้การวิเคราะห์ทางเทคโนโลยีและเศรษฐกิจในภายหลังช่วยให้ทีมสามารถระบุการปรับปรุงที่จำเป็นเพื่อให้สามารถผลิตเอทานอลได้ที่ 3 ดอลลาร์ต่อแกลลอนน้ำมันเบนซินเทียบเท่า (GGE) ผ่านเส้นทางการแปลงนี้ งานนี้เป็นกระบวนการแบบ end-to-end ครั้งแรกสำหรับการผลิตเอทานอลจากชีวมวลที่ทำจากไม้ซึ่งมีทั้งประสิทธิภาพการแปลงสูงและการกำหนดค่าแบบหม้อเดียวที่เรียบง่าย (อย่างที่คนทำอาหารทุกคนรู้ดีว่าสูตรอาหารหม้อเดียวนั้นง่ายกว่าสูตรที่ต้องใช้หม้อหลายใบเสมอและในกรณีนี้ก็หมายถึงการใช้น้ำและพลังงานที่ลดลงด้วย)

ในการศึกษาเพิ่มเติมซึ่งนำโดย John Gladden และ Lalitendu Das จาก Joint BioEnergy Institute (JBEI) ทีมงานได้ปรับแต่งกระบวนการแบบหม้อเดียวเพื่อให้สามารถเปลี่ยนชีวมวลไม้จากแคลิฟอร์เนียเช่นสนอัลมอนด์วอลนัท และเศษไม้เฟอร์ - มีประสิทธิภาพในระดับเดียวกับวิธีการที่มีอยู่ในการแปลงชีวมวลที่เป็นไม้ล้มลุกแม้ว่าข้อมูลที่ป้อนจะเป็นการผสมผสานของไม้ชนิดต่างๆ

"การกำจัดมวลชีวภาพที่เป็นไม้ออกจากป่าเช่นต้นสนที่รกครึ้มในเซียร์ราและจากพื้นที่เกษตรกรรมเช่นสวนอัลมอนด์ใน Central Valley ของแคลิฟอร์เนียเราสามารถแก้ไขปัญหาต่างๆได้พร้อมกัน: ไฟป่าที่ร้ายแรงในรัฐที่เสี่ยงต่อการเกิดไฟไหม้อันตรายจากมลพิษทางอากาศจากการเผาที่ควบคุมได้ ของเศษพืชตกค้างและการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิลของเรา "Das เพื่อนดุษฎีบัณฑิตที่ JBEI และ Sandia กล่าว "ยิ่งไปกว่านั้นเราจะลดปริมาณคาร์บอนที่เพิ่มเข้าสู่ชั้นบรรยากาศลงอย่างมากและสร้างงานใหม่ในอุตสาหกรรมพลังงานชีวภาพ"

เอทานอลถูกใช้เป็นสารเติมแต่งลดการปล่อยมลพิษในน้ำมันเบนซินทั่วไปแล้วโดยทั่วไปประกอบด้วยประมาณ 10% ของก๊าซที่เราสูบเข้าไปในรถยนต์และรถบรรทุกของเรา ยานยนต์พิเศษบางรุ่นได้รับการออกแบบให้ทำงานโดยใช้น้ำมันเชื้อเพลิงที่มีองค์ประกอบของเอทานอลสูงถึง 83% นอกจากนี้เอทานอลที่ได้จากชีวมวลของพืชสามารถใช้เป็นส่วนผสมในการผลิตน้ำมันดีเซลและน้ำมันเครื่องบินที่ซับซ้อนมากขึ้นซึ่งจะช่วยในการแยกคาร์บอนในภาคการบินและการขนส่งสินค้าที่ยากต่อการใช้พลังงานไฟฟ้า ปัจจุบันแหล่งที่มาของเอทานอลชีวภาพที่พบมากที่สุดคือเมล็ดข้าวโพดซึ่งเป็นวัสดุที่มีแป้งซึ่งย่อยสลายทางเคมีได้ง่ายกว่ามาก แต่ต้องใช้ที่ดินน้ำและทรัพยากรอื่น ๆ ในการผลิต

การศึกษาเหล่านี้ชี้ให้เห็นว่าชีวมวลที่ทำจากไม้สามารถแยกย่อยและเปลี่ยนเป็นเชื้อเพลิงชีวภาพขั้นสูงได้อย่างมีประสิทธิภาพในกระบวนการผสมผสานที่สามารถแข่งขันด้านต้นทุนกับเอทานอลข้าวโพดที่ทำจากแป้งได้ เทคโนโลยีเหล่านี้ยังสามารถใช้ในการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพแบบ "ลดลง" ที่มีคุณสมบัติทางเคมีเหมือนกับสารประกอบที่มีอยู่แล้วในน้ำมันเบนซินและดีเซล

ขั้นตอนต่อไปในความพยายามนี้คือการพัฒนาออกแบบและปรับใช้เทคโนโลยีในระดับนำร่องซึ่งกำหนดเป็นกระบวนการที่แปลงมวลชีวภาพ 1 ตันต่อวัน ทีมงานของ Berkeley Lab กำลังทำงานร่วมกับ Aemetis ซึ่งเป็น บริษัท เชื้อเพลิงหมุนเวียนและชีวเคมีขั้นสูงที่ตั้งอยู่ใน Bay Area เพื่อทำการค้าเทคโนโลยีและเปิดตัวในระดับที่ใหญ่ขึ้นเมื่อขั้นตอนการนำร่องเสร็จสมบูรณ์

บาคาร่า  สมัครบาคาร่า