美国马萨诸塞州阿姆赫斯特大学的化学工程师于2012年2月17日宣布,发现了一种名为“α-环糊精”的微型纤维素分子,其行为特征与纤维素在高温下的表现相似。这一发现有望彻底改变生物燃料的生产方式。
在高温生物燃料生产过程中,如热解或气化,会发生复杂的化学反应,但由于木质分子体积庞大,利用计算机模型追踪这些反应过于复杂,导致反应机制长期不明。而α-环糊精的发现,使得利用计算机模拟研究生物质成为可能。
研究团队负责人、化学工程教授Paul Dauenhauer表示,模拟真实纤维素的化学反应需要约10000年,而使用微型纤维素分子进行相同的生物燃料反应模拟,仅需一个月即可完成。借助更快速的计算机模拟,Dauenhauer团队已成功追踪了木质转化为化学气相产品的过程,包括生成呋喃——一种生产生物燃料的重要分子。这将有助于优化生物质反应器设计,提高生物燃料生产效率。
研究人员致力于最大化呋喃的生产路径,同时尽量减少二氧化碳等气体的生成。此外,团队还开发了一种名为“薄膜热解”的新实验技术,通过创建纤维素片并在1分钟内迅速升温超过100万°C,生成挥发性化学物质,这些物质是生物燃料的前体。