四步法新工艺可从木质素废弃物直接高效地生产可再生喷气燃料和柴油

美国马萨诸塞州大学和缅因州的研究人员于2010年10月20日宣布，开发出四步法新工艺，可从美国东北部硬木树种的木质半纤维素水解产物，高产率和经济地生产可再生喷气燃料和柴油燃料范围的烷烃。该水解产物是副产物的典型，由美国东北部的木质素加工业如生物质锅炉或造纸厂产生。这一成果已发表在《绿色化学杂志（journal Green Chemistry）》中。该工艺过程是将生物质衍生的碳水化合物转化为液态烷烃(C7–C15)的拓展。
 

图1.   木质纤维素生物炼油厂生产可再生化学品和液体燃料的集成摡念（由四步法过程制取直链烷烃）
   
    该四步法过程（见图1）为：
    1.将酸水解成为木糖及木糖的酸催化二相脱水成为糠醛组合入在一起；

    2.糠醛抽取物的糠醇缩合，通过此，烷烃前身物F-Ac-F由糠醛与丙酮反应生成；

    3. F-Ac-F二聚物低温加氢成为热稳定、加氢过的二聚体(H-FAFs)，在这一步骤中，三种类型的F-AC-F双键被饱和，最终加氢过的二聚体很少含有螺旋体和二聚体的醇形态；

    4. 加氢过的二聚体溶液与H2藉助双功能催化剂进行高温加氢脱氧，产生喷气和柴油范围的烷烃。
研究人员获得喷气燃料范围的烷烃产率为76%，在半纤维素抽提中相应的烷烃/木糖（单体和低聚物）重量百分数产率为0.46kg/kg，这一过程的理论产率为0.61kg/kg。目前，低产率步骤是脱水和加氢脱氧。对于脱水步骤，可产生模型木糖溶液产率为90%，动力学模型表明，可达产率95%。
    研究团队对该过程的初步经济分析指出，产生喷气和柴油燃料范围的烷烃，取决于半纤维素抽取物中进料的木糖浓度、装置能力和总的产率，成本为2.06美元/加仑至4.39美元/加仑。