由皇家墨爾本理工大學（RMIT University）領導的國際科學家團隊已經(jīng)開發(fā)出了一種經(jīng)濟有效的方法，可以將回收的食用油，塑料垃圾和農(nóng)業(yè)廢料轉變?yōu)榄h(huán)保的生物燃料。研究人員的過程基于一種新型催化劑，該催化劑能夠將高度污染的材料轉化為化學前體。除產(chǎn)生低碳燃料來源外，化學副產(chǎn)物還可用于生產(chǎn)各種藥品和化肥以及可生物降解的包裝。為了快速擴展其流程，該團隊現(xiàn)在打算采用3D打印技術，并確定潛在的合作伙伴以使其催化劑商業(yè)化。

該項目的聯(lián)合首席研究員亞當·李教授解釋說：“我們的新催化劑可以幫助我們獲得通常會浪費的資源的全部價值。從腐爛的食用油到稻殼和蔬菜皮，我們的催化劑]可以促進循環(huán)經(jīng)濟。”

研究人員的新型海綿狀催化劑可以生產(chǎn)更有效的生物燃料。圖片來自皇家墨爾本理工大學。

把蔬菜皮變成能源

食物和聚合物廢料中發(fā)現(xiàn)的天然化學物質(zhì)可以轉化為可再生能源已不是什么秘密。隨著世界轉向更加環(huán)保的燃料，許多科學家已經(jīng)設法將廢舊食用油到肥料等產(chǎn)品轉變?yōu)榭捎玫目苫厥丈锶剂稀＿@些現(xiàn)有方法中的許多問題在于，它們所基于的自然資源無法得到足夠有效的處理，無法使其成為常規(guī)燃料的可行替代品。目前，創(chuàng)造制造生物燃料所需的復雜有機分子包括通過多步反應從較小的結構單元合成它們。

能夠在此燃料制造過程中執(zhí)行多種轉換可能是非常有益的，因為減少所需的循環(huán)總數(shù)將加速整個過程。此外，根據(jù)李教授說，目前的生物燃料生產(chǎn)方法正在破壞環(huán)境，因此需要一種新技術。“現(xiàn)代生活的質(zhì)量在很大程度上取決于復雜的有機分子，以維持我們的健康并提供營養(yǎng)食品，干凈的水和廉價的能源，這些分子目前是通過不可持續(xù)的化學過程產(chǎn)生的，這些過程污染了大氣，土壤和水道?！?/span>

盡管已經(jīng)開發(fā)了許多環(huán)保型生物燃料，但它們通常效率低下，還沒有被商業(yè)化。圖片由皇家墨爾本理工大學提供。

團隊的新型生物燃料催化劑和3D打印

為了減少制造生物燃料所需的操縱次數(shù)，研究人員開發(fā)了一種新型超高效催化劑。該小組的微米級海綿狀作品是通過其大的外部孔隙吸收分子并使它們經(jīng)歷初步的化學反應而工作的。當天然分子通過催化劑較小的內(nèi)部孔時，它們會進行第二次反應，從而使多個分子可以在單一催化劑中進行處理。聯(lián)合首席研究員卡倫·威爾遜教授（Karen Wilson）解釋說，該團隊的新設計模仿了酶在人體細胞中的工作方式。

威爾遜說：“催化劑已經(jīng)被開發(fā)出來，但是這些方法幾乎不能控制化學反應，而且效率低下而且難以預測。我們以生物為靈感的方法著眼于自然界的催化劑-酶，以開發(fā)出強大而精確的方法來按設定順序進行多種反應。就像擁有用于化學反應的納米級生產(chǎn)線一樣，所有生產(chǎn)線都裝在一個微小而高效的催化劑顆粒中?！睋?jù)中國3D打印網(wǎng)了解，海綿狀催化劑也不包含任何金屬，制造它們所需的只是一個大的加熱容器，使其生產(chǎn)成本相對較低。結果，該團隊的低技術生物燃料生產(chǎn)流程可能會在設施昂貴，“能源貧困”加劇的第三世界國家采用。

通過進一步的研究，科學家們還認為，可以對他們的催化劑進行定制，以從農(nóng)業(yè)廢棄物或廢棄輪胎中生產(chǎn)噴氣燃料。為了實現(xiàn)這一目標并將其新穎的流程擴展到業(yè)務中，該團隊目前正在對其進行調(diào)整以與3D打印技術一起使用，并尋求業(yè)務合作伙伴以加速其商業(yè)發(fā)布?！拔覀冞€希望擴大化學反應的范圍，以包括用于尖端技術的光激活和電激活。李教授總結說：“這需要人工光合作用和燃料電池。我們正在尋求與潛在的業(yè)務合作伙伴合作，為不同的應用創(chuàng)造一系列可商購的催化劑?！?/span>

添加劑制造的可再生能源

3D打印提供的復雜幾何形狀和材料兼容性使近年來能夠制造各種綠色零件和可再生能源工藝。來自奧地利格拉茨工業(yè)大學，維也納大學和FAU埃爾蘭根-紐倫堡大學（FAU）的科學家擁有用于清潔能源設備的3D打印超級磁體。該團隊的人造土金屬元素對于風力渦輪機和電動機的生產(chǎn)至關重要。

工業(yè)制造公司西門子正在驗證3D打印燃燒器，這可能是瑞典實施無化石燃料計劃的關鍵。西門子正在與能源供應商哥德堡能源公司（G?teborgEnergi）合作測試可實現(xiàn)可再生燃料運行的燃氣輪機技術。

增材制造也被用來生產(chǎn)非常規(guī)的可再生能源，橡樹嶺國家實驗室的科學家目前正在3D打印反應堆堆芯。 Oak Ridge團隊正在使用傳感器輔助方法，以優(yōu)化設備的生產(chǎn)，并盡可能減少浪費。

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