利用废物流开发可持续能源产品获225万美元资助

北卡罗来纳州立大学自然资源学院和农业与生命科学学院的一组研究人员获得了一项荣誉225万美元的赠款由能源部从固体废物中开发可持续的生物技术。该项目名为马尾藻和废木材用于航空燃料和石墨(SWAG)，将开发一种利用马尾藻和废木材生产可持续航空燃料(SAF)和电池级石墨的工艺流程。

当前美国政府雄心勃勃的气候目标将要求电动汽车和可再生能源电网系统的迅速普及，而石墨约占锂离子电池质量的30%。目前，电池级石墨的开采或合成过程污染严重，威胁着生态系统和人类健康。预计到2032年，这种电池的需求将增长6倍基准矿物情报据估计，要满足预计的需求，需要新建近100座石墨矿和50多座合成石墨厂。swg项目的潜在产出技术每年可生产61,000吨石墨，约占目前全球廉价可再生资源合成石墨产量的3.4%。

同样，该项目的技术能够生产高达7800万加仑的SAF，足以满足现任政府到2030年每年生产30亿加仑SAF目标的2.6%。传统航空燃料是航空旅行的主要燃料来源，贡献大致9 - 12%美国所有与交通相关的温室气体排放。swg过程估计SAF温室气体减少超过70%。

“航空燃料和合成电池级石墨是用化石石油原料以一种相当不可持续的方式制成的，”生物与农业工程助理教授、该项目的合作pi乔·萨格斯说。“我们相信，通过swg技术，我们可以大幅减少与航空燃料和电池级石墨相关的温室气体排放，同时还可以增加国内就业机会，创造其他环境和经济效益。”

当马尾藻被冲上波多黎各等海滩时，它会腐烂，散发出硫化氢产生的恶臭，这对附近的居民和游客来说是一种讨厌的东西。虽然海洋巨藻本身对人类健康无害，但生活在海藻中的海洋生物可能会刺激皮肤。萨格斯说:“这是一种巨大的生物质废物，目前没有真正的经济用途。”在波多黎各大学的帮助下，研究人员还计划从岛上最近遭受的飓风破坏中收集木材废料，这将有助于救灾工作和基础设施发展项目。工业林业的木材废料、纸浆和纸张以及木材产品也是该技术的可行原料。

研究小组特别指出，木材废料和马尾藻是有趣的候选者，因为“你可以做所谓的预处理，从生物质中分离出两种不同的成分。其中一种成分富含糖，可以发酵生产航空燃料。另一种成分富含木质素和其他类型的无序碳，可以用于石墨合成。”

来自自然资源学院的sags和Sunkyu Park在过去几年里研究了生物燃料和生物石墨，并成功开发了用于SWAG项目的基线技术，该项目可用于各种生物质原料。“我们开发的石墨化技术是一种催化过程，需要铁催化剂才能起作用。对于SWAG项目，我们在此基础上首次开发了一种回收工艺，我们将混合使用浮选、磁选和自热催化剂再生。”

虽然这个项目主要涉及波多黎各，但正在开发的技术与不同区域的各种原料兼容。“北卡罗莱纳州将从这项技术中获益，因为我们使用木材废料作为主要原料。北卡罗莱纳州有大量来自制浆和林业行业的木材废料。”为了取代马尾藻作为北卡罗来纳州生物质混合物的富氮成分，该技术的适应性可以利用该州丰富的不同农业废物流，从作物残留物到动物废物流。塞格斯说:“如果它在波多黎各运行良好，它在北卡罗来纳州也会运行良好，并可以扩大规模，带来国内就业机会，促进该州经济。”

北卡罗来纳州立大学的研究人员将与国家可再生能源实验室(NREL)、Birla Carbon、Fearless基金和波多黎各大学合作进行该项目。项目的联合主要调查人员包括Sunkyu公园来自自然资源学院乔Sagues生物和农业工程系的雅各布·克鲁格(Jacob Kruger)。来自北卡罗来纳州的其他主要参与者包括梅格·布兰查德来自教育学院理查德Venditti自然资源学院和史蒂夫•凯利自然资源学院。

这篇文章是出版农业与生命科学学院新闻。