東京技術(shù)大學和臺灣技術(shù)大學合作開發(fā)將生物柴油的副產(chǎn)品制成高價值化學品的技術(shù)

盡管世界各地的政府、學術(shù)界和組織機構(gòu)多年來一直強調(diào)使用化石燃料面臨的危機，但化石燃料的需求一直在不斷增長。由于化石燃料供應(yīng)量日益減少，研究人員積極為可持續(xù)生產(chǎn)尋找更清潔的替代燃料。

氫可以通過水解產(chǎn)生，因此成為化石燃料非常有吸引力的替代品。另一種可持續(xù)的途徑是使用植物油通過酯交換轉(zhuǎn)化工藝制得的合成生物柴油。但是，合成生物柴油會產(chǎn)生過量的甘油(C3H8O3)，據(jù)估計，僅歐洲的生物柴油行業(yè)就產(chǎn)生1.4 Mt/a的過剩甘油，而這些甘油無法出售給其他行業(yè)。如果甘油可以作為獲取更高價值化學品的原料，那么將有益于生物柴油行業(yè)的發(fā)展，從而支持政府和公司放棄使用化石燃料。

東京技術(shù)大學(Tokyo Tech)和臺灣技術(shù)大學(Taiwan Tech)的研究人員最近找到了一種有效利用過剩甘油的好方法。盡管對將甘油電化學轉(zhuǎn)化為其他高價值有機化合物(例如二羥基丙酮DHA)進行了多年研究，但現(xiàn)有方法需要使用貴金屬(鉑、金和銀)催化劑。由于使用這些金屬的成本占甘油制DHA總成本的95%，因此該研究團隊致力于尋找價格更低的替代品。

他們在研究中發(fā)現(xiàn)，廉價而豐富的材料氧化銅(CuO)可以作為催化劑，即使在溫和的反應(yīng)條件下也能將甘油選擇性地轉(zhuǎn)化為DHA。為此，電化學電池溶液中的pH(游離氫離子濃度)必須為特定值。通過各種顯微技術(shù)，研究人員分析了CuO催化劑的晶體結(jié)構(gòu)和組成，并對其進行了特定處理以使其穩(wěn)定，同時還根據(jù)溶液的pH仔細研究了系統(tǒng)中可能的甘油轉(zhuǎn)化途徑。這使他們能夠找到有利于生產(chǎn)DHA的適當反應(yīng)條件。東京技術(shù)大學的首席研究員Tomohiro Hayashi教授指出：“我們不僅發(fā)現(xiàn)了一種新的、地球上含量豐富的催化劑，可用于高選擇性的DHA轉(zhuǎn)化，而且還展示了為生物柴油行業(yè)的廢品賦予新價值的可能性?！?/p>

更重要的是，這項研究提出的電化學系統(tǒng)不僅在一端用甘油生產(chǎn)DHA，而在另一端可通過水分解生產(chǎn)H2。這意味著該方法可同時解決目前的兩個問題。Hayashi教授解釋說：“生物柴油行業(yè)和制氫業(yè)都可以從我們的系統(tǒng)中受益，從而建立一個更加可持續(xù)發(fā)展的世界。”