性能更好且更便宜的乙醇喷气式发动机燃料“LanzaJet”即将面世

单一步骤的化学转换简化了目前的多步骤过程。PNNL获得专利的新催化剂将生物燃料（乙醇）直接转化为一种叫做正丁烯的多功能"平台"化学品。一个微通道反应器的设计进一步降低了成本，同时提供了一个可扩展的模块化处理系统。

观看PNNL专利的催化剂，结合独特的微通道反应器如何将乙醇转化为具有多种商业用途的有用化学品，包括喷气燃料。

这一新工艺将为将可再生和废弃的乙醇转化为有用的化学品提供一个更有效的途径。目前，正丁烯是利用能源密集型的裂解或分解大分子的方式从化石原料中生产出来的。这项新技术通过使用可再生或回收的碳原料来减少二氧化碳的排放。使用可持续衍生的正丁烯作为起点，现有的工艺可以进一步提炼这种化学品，用于多种商业用途，包括柴油和喷气燃料以及工业润滑油。

"生物质是一种具有挑战性的可再生能源来源，因为它的成本很高。此外，生物质的规模促使人们需要更小的分布式加工厂，"最初研究的共同主要调查者Vanessa Dagle说，该研究发表在ACS催化杂志上。"我们已经降低了工艺的复杂性并提高了效率，同时降低了资本成本。一旦模块化、规模化处理得到证明，这种方法为本地化、分布式能源生产提供了一个现实的选择。"

微型到微型喷气燃料

在迈向商业化的过程中，PNNL正在与俄勒冈州立大学的长期合作者合作，将获得专利的化学转化过程整合到使用新开发的3D打印技术建造的微通道反应器中。三维打印也被称为增材制造，它使研究团队能够创建一个褶皱蜂窝状的微型反应器，大大增加了可用于反应的有效表面积与体积比。

"使用新的多材料增材制造技术，在一个工艺步骤中结合制造微通道和高表面积的催化剂支撑物的能力，有可能大大降低这些反应器的成本，"OSU首席研究员Brian Paul说。"我们很高兴能与PNNL和LanzaTech公司合作开展这项工作"。

Robert Dagle拿着一小瓶由生物质转换产生的燃料

"这项研究的共同主要研究者Robert Dagle说："由于最近微通道制造方法的进步和相关成本的降低，我们相信现在是将这项技术用于新的商业生物转化应用的时候了。

微通道技术将使商业规模的生物反应器能够建在大多数生物质生产的农业中心附近。使用生物质作为燃料的最大障碍之一是需要将其长途运输到大型集中生产厂。

"模块化设计减少了部署一个反应器所需的时间和风险，"Robert Dagle说。"随着需求的增长，模块可以逐渐增加。我们把这称为通过编号扩大规模"。

四分之一商业规模的测试反应器将使用与OSU合作开发的方法通过3D打印生产，并将在PNNL的华盛顿州里奇兰校区运行。

微通道技术

微通道迷你反应器大大提高了生物燃料化学转化的效率

一旦测试反应器完成，PNNL的商业伙伴LanzaTech公司将提供乙醇，为该工艺提供原料。LanzaTech公司的专利工艺将钢铁制造、炼油和化工生产等行业产生的富碳废物和残留物，以及林业和农业残留物和城市垃圾气化产生的气体转化为乙醇。

该测试反应器每天将消耗相当于半干吨生物质的乙醇。LanzaTech已经扩大了PNNL的第一代乙醇喷气燃料生产技术的规模，并成立了一家新公司LanzaJet，以实现LanzaJet酒精喷气燃料的商业化。目前的项目代表了精简该工艺的下一步，同时从正丁烯中提供额外的产品流。

LanzaTech首席执行官Jennifer Holmgren说："PNNL在开发乙醇转喷气技术方面一直是一个强有力的合作伙伴，LanzaTech的分拆公司LanzaJet正在开发中的多个工厂中使用该技术。乙醇可以来自各种可持续的来源，因此是一种越来越重要的可持续航空燃料的原材料。这个项目显示了替代反应器技术的巨大前景，它可以为航空业脱碳的这一关键途径带来好处。"

一个可调整的过程

自从他们的早期实验以来，该团队一直在继续完善这一过程。当乙醇通过支撑在二氧化硅上的固体银氧化锆催化剂时，它会进行基本的化学反应，将乙醇转化为正丁烯，或者在对反应条件进行一些修改后转化为丁二烯。

但更重要的是，经过长时间的研究，该催化剂保持稳定。在一项后续研究中，研究小组表明，如果催化剂失去活性，它可以通过一个简单的程序进行再生，以去除焦炭，这是一种可能随着时间推移而形成的硬碳基涂层。一种更有效的、最新的催化剂配方将被用于扩大规模。

"我们发现了这种催化系统的概念，它具有高度的活性、选择性和稳定性，"Vanessa Dagle说。"通过调整压力和其他变量，我们还可以调整该系统，以生成丁二烯，一种合成塑料或橡胶的构件，或正丁烯，这适合于制造喷气燃料或合成润滑油等产品。自从我们最初发现以来，其他研究机构也开始探索这种新工艺。"