由皇家墨爾本理工大學(xué)（RMIT University）領(lǐng)導(dǎo)的國(guó)際科學(xué)家團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了一種經(jīng)濟(jì)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(zhuǎn)變?yōu)榄h(huán)保的生物燃料。研究人員的過(guò)程基于一種新型催化劑，該催化劑能夠?qū)⒏叨任廴镜牟牧限D(zhuǎn)化為化學(xué)前體。除產(chǎn)生低碳燃料來(lái)源外，化學(xué)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(kuò)展其流程，該團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在打算采用3D打印技術(shù)，并確定潛在的合作伙伴以使其催化劑商業(yè)化。

該項(xiàng)目的聯(lián)合首席研究員亞當(dāng)·李教授解釋說(shuō)：“我們的新催化劑可以幫助我們獲得通常會(huì)浪費(fèi)的資源的全部?jī)r(jià)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(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)?！?/span>

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(lái)自皇家墨爾本理工大學(xué)。

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(xué)物質(zhì)可以轉(zhuǎn)化為可再生能源已不是什么秘密。隨著世界轉(zhuǎn)向更加環(huán)保的燃料，許多科學(xué)家已經(jīng)設(shè)法將廢舊食用油到肥料等產(chǎn)品轉(zhuǎn)變?yōu)榭捎玫目苫厥丈锶剂?。這些現(xiàn)有方法中的許多問(wèn)題在于，它們所基于的自然資源無(wú)法得到足夠有效的處理，無(wú)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(fù)雜有機(jī)分子包括通過(guò)多步反應(yīng)從較小的結(jié)構(gòu)單元合成它們。

能夠在此燃料制造過(guò)程中執(zhí)行多種轉(zhuǎn)換可能是非常有益的，因?yàn)闇p少所需的循環(huán)總數(shù)將加速整個(gè)過(guò)程。此外，根據(jù)李教授說(shuō)，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(shù)。“現(xiàn)代生活的質(zhì)量在很大程度上取決于復(fù)雜的有機(jī)分子，以維持我們的健康并提供營(yíng)養(yǎng)食品，干凈的水和廉價(jià)的能源，這些分子目前是通過(guò)不可持續(xù)的化學(xué)過(guò)程產(chǎn)生的，這些過(guò)程污染了大氣，土壤和水道?！?/span>

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

團(tuán)隊(duì)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(kāi)發(fā)了一種新型超高效催化劑。該小組的微米級(jí)海綿狀作品是通過(guò)其大的外部孔隙吸收分子并使它們經(jīng)歷初步的化學(xué)反應(yīng)而工作的。當(dāng)天然分子通過(guò)催化劑較小的內(nèi)部孔時(shí)，它們會(huì)進(jìn)行第二次反應(yīng)，從而使多個(gè)分子可以在單一催化劑中進(jìn)行處理。聯(lián)合首席研究員卡倫·威爾遜教授（Karen Wilson）解釋說(shuō)，該團(tuán)隊(duì)的新設(shè)計(jì)模仿了酶在人體細(xì)胞中的工作方式。

威爾遜說(shuō)：“催化劑已經(jīng)被開(kāi)發(fā)出來(lái)，但是這些方法幾乎不能控制化學(xué)反應(yīng)，而且效率低下而且難以預(yù)測(cè)。我們以生物為靈感的方法著眼于自然界的催化劑-酶，以開(kāi)發(fā)出強(qiáng)大而精確的方法來(lái)按設(shè)定順序進(jìn)行多種反應(yīng)。就像擁有用于化學(xué)反應(yīng)的納米級(jí)生產(chǎn)線一樣，所有生產(chǎn)線都裝在一個(gè)微小而高效的催化劑顆粒中?！睋?jù)中國(guó)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(gè)大的加熱容器，使其生產(chǎn)成本相對(duì)較低。結(jié)果，該團(tuán)隊(duì)的低技術(shù)生物燃料生產(chǎn)流程可能會(huì)在設(shè)施昂貴，“能源貧困”加劇的第三世界國(guó)家采用。

通過(guò)進(jìn)一步的研究，科學(xué)家們還認(rèn)為，可以對(duì)他們的催化劑進(jìn)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(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)并將其新穎的流程擴(kuò)展到業(yè)務(wù)中，該團(tuán)隊(duì)目前正在對(duì)其進(jìn)行調(diào)整以與3D打印技術(shù)一起使用，并尋求業(yè)務(wù)合作伙伴以加速其商業(yè)發(fā)布?！拔覀冞€希望擴(kuò)大化學(xué)反應(yīng)的范圍，以包括用于尖端技術(shù)的光激活和電激活。李教授總結(jié)說(shuō)：“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(wù)合作伙伴合作，為不同的應(yīng)用創(chuàng)造一系列可商購(gòu)的催化劑?！?/span>

添加劑制造的可再生能源

3D打印提供的復(fù)雜幾何形狀和材料兼容性使近年來(lái)能夠制造各種綠色零件和可再生能源工藝。來(lái)自?shī)W地利格拉茨工業(yè)大學(xué)，維也納大學(xué)和FAU埃爾蘭根-紐倫堡大學(xué)（FAU）的科學(xué)家擁有用于清潔能源設(shè)備的3D打印超級(jí)磁體。該團(tuán)隊(duì)的人造土金屬元素對(duì)于風(fēng)力渦輪機(jī)和電動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)至關(guān)重要。

工業(yè)制造公司西門(mén)子正在驗(yàn)證3D打印燃燒器，這可能是瑞典實(shí)施無(wú)化石燃料計(jì)劃的關(guān)鍵。西門(mén)子正在與能源供應(yīng)商哥德堡能源公司（G?teborgEnergi）合作測(cè)試可實(shí)現(xiàn)可再生燃料運(yùn)行的燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)。

增材制造也被用來(lái)生產(chǎn)非常規(guī)的可再生能源，橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家目前正在3D打印反應(yīng)堆堆芯。 Oak Ridge團(tuán)隊(duì)正在使用傳感器輔助方法，以?xún)?yōu)化設(shè)備的生產(chǎn)，并盡可能減少浪費(fèi)。

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