伦敦帝国理工学院开发膜萃取技术提高生物燃料产量

2021-01-15 14:27张伟清
石油炼制与化工 2021年5期
关键词:丁醇有机溶剂理工学院

通常,从生物质发酵生产燃料级化学品(例如丁醇)的工艺存在间歇过程产率低和能源成本高的问题。目前,伦敦帝国理工学院(Imperial College London,ICL)的研究人员与英国BP公司合作,示范了一种新的膜萃取生物燃料工艺,帮助克服上述问题。据报道,该工艺的能耗降低了25%,产率提高了10倍。

据参与该研究的ICL研究人员Ji Jionon Kim介绍,在典型生物质发酵过程中生成的丁醇含水,必须通过非均相蒸馏(需要高能耗进行相变)或分批次液-液萃取才能除去,新的膜萃取工艺可以使用具有高分配系数的萃取剂,从发酵液中萃取出生物燃料,通过膜获得高回收率,且无需进行相变。由于萃取剂(一种基于2-乙基-1-己醇的有机溶剂)的热容大约是水的一半,沸点比丁醇高,不需要蒸发水或萃取剂,分离过程的能耗要少得多。这种超薄复合膜对丁醇具有高选择性,可以阻止水和萃取剂的传输。由于萃取剂可快速回收且回收能力高,操作该系统所需的萃取剂与发酵液的体积比非常小,避免了发酵微生物潜在的毒性问题。

此外,该项目的主要作者、ICL教授Andrew Livingston补充称,由于此膜可将丁醇从水中快速萃取到有机溶剂中,因此发酵罐中的丁醇含量可保持较低水平,微生物可以保持更高的活性,可提高生产率并实现更简单的连续操作。膜萃取工艺已在实验室的2 L反应器上进行了验证,该团队目前正在进行膜产品的放大,并研究生物淤积对系统的影响。

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