研究为新的生物燃料模型和技术铺平道路

生物燃料是一种环境友好的可再生能源，但行业和政策领导人应该把精力集中在开发哪些生物燃料上呢?北卡罗来纳州立大学(North Carolina State University)的研究人员参与的一项新研究为生物燃料化学物质燃烧时的反应提供了详细的见解。他们的数据和新的计算机模型为开发新的生物燃料和技术铺平了道路，以最大限度地提高能源效率，同时最大限度地减少环境和人类健康风险。

“作为一种可再生能源，生物燃料是一个明智的选择，但当然也有复杂性，”该研究的合著者、化学和生物分子工程教授、北卡罗来纳州计算科学与工程研究所所长菲利普·威斯特莫兰德博士说。“所有的生物燃料都有优点和缺点，除非你充分了解它们，否则你无法管理或计划使用和风险。”

这篇新论文通过发现燃烧生物燃料时所发生的化学步骤网络来帮助定义这些风险。《Angewandte Chemie》是世界上首屈一指的化学期刊之一，这篇论文借鉴了Westmoreland和他的合著者在美国、德国和中国的研究机构进行的里程碑式的研究。

“通过研究构成生物燃料的单个化学物质，我们能够解释燃烧真正的生物燃料会产生什么排放，”Westmoreland说。“我们可以测量单个的中间体和化学反应，帮助我们制作模型，揭示各种生物燃料排放的化学物质及其数量。这些模型可用于设计新发动机、新燃料和新政策，以促进环境可持续和高效能源解决方案。

“这对监管很重要，因为决策者正在权衡不同生物燃料的环境和健康成本与能源效益，但这对商界的决策者也至关重要。工业界不希望投资于无法通过政策规定的生物燃料和相关技术的开发，而这项研究将帮助他们做出明智的投资决定。”

这篇论文利用了研究人员收集的有关生物燃料燃烧时产生的化学物质以及这些化学物质在燃烧过程中如何变化的信息。这些见解来自于研究人员在劳伦斯伯克利国家实验室和中国合肥建立的第二套实验装置的使用。这套装置提供了前所未有的细节，揭示了生物燃料燃烧时在分子水平上到底发生了什么。

这篇题为《生物燃料燃烧化学:从乙醇到生物柴油》的文章是《生物燃料》杂志5月3日的封面特稿《应用化学》．该论文由北卡罗来纳州立大学、德国比勒费尔德大学、康奈尔大学、桑迪亚国家实验室、中国科学技术大学和劳伦斯利弗莫尔国家实验室的研究人员共同撰写。

这项研究是由美国能源部、美国陆军研究办公室和德意志银行等机构资助的。

北卡州立大学的化学和生物分子工程系是该大学工程学院的一部分。

希普曼-

编辑:研究摘要如下。

生物燃料燃烧化学:从乙醇到生物柴油

作者: Katharina Hohse-Hoinghaus, Patrick Osswald, Bielefeld大学(德国);康奈尔大学的泰瑞尔·a·库尔(Terrill A. Cool);蒂娜·卡斯珀(Tina Kasper)，尼尔斯·汉森(Nils Hansen)，桑迪亚国家实验室;中国科学技术大学;劳伦斯利弗莫尔国家实验室的Charles K. Westbrook;Phillip R. Westmoreland，北卡罗莱纳州立大学

发表: 2010年5月3日《应用化学》

文摘:生物燃料，如生物乙醇、生物丁醇和生物柴油，作为以石油为基础的运输燃料的替代品，正受到越来越多的关注。在未来很长一段时间内，液体燃料可能都是必需的，因为它们的便携性和高能量密度。生物质提取的液体燃料提供了燃料来源可再生和减少气候影响的长期前景。目前的讨论重点是制造这些替代燃料和燃料添加剂的过程，这些物质与当前燃料输送基础设施和发动机性能的兼容性，以及生物燃料和食品生产之间的竞争。然而，构成典型生物燃料的化合物(包括醇类、醚类和酯类)的燃烧化学特性却没有得到类似的公众关注。本文着重介绍了几种具有代表性的原型生物燃料燃烧过程中化学途径的一些特点。讨论的重点是分解和氧化机制和不希望的、有害的或有毒排放的形成，重点是运输燃料。最近的实验研究和补充燃烧模型使人们能够对生物燃料燃烧的极其多样化和复杂的化学反应网络有新的认识——这是燃料固有化学功能的结果。了解这种化学的关键元素是智能选择下一代替代燃料的重要一步。