Zrównoważona produkacja biopaliw

Obecnie zasoby biomasy mogą być przetwarzane wyłącznie przy wykorzystaniu dużych ilości energii. W ramach finansowanego ze środków UE projektu SUSFUELCAT naukowcy wykorzystują rozwiązanie alternatywne dla intensywnego procesu suszenia: reformowanie w fazie wodnej (APR). Zważywszy na fakt, że proces APR nie zużywa zbyt wiele energii, stanowi on jedną z najbardziej obiecujących, konkurencyjnych metod produkcji ciekłych i gazowych paliw z biomasy.

Kluczem do uzyskania wydajnego procesu jest katalizator umożliwiający przekształcanie biomasy o niskiej wartości w wodór. Projekt SUSFUELCAT koncentruje się na optymalizacji katalizatorów procesu APR, zapewniając jednocześnie jego hydrotermalną stabilność. Opracowuje on katalizatory w oparciu o metalowe nanocząsteczki oraz materiały węglowe wykorzystywane jako nośnik katalizatora.

Aby określić podstawowe relacje zachodzące między strukturą i właściwościami wpływające na aktywność katalityczną, uczestnicy projektu przeprowadzają wstępne badania przesiewowe katalizatorów dostępnych na rynku. Właściwości modelowych katalizatorów różnią się w zakresie aktywnego metalu, rozmiaru klastra i pora oraz grafityzacji węgla. Ponadto modelowe katalizatory są wdrażane w badaniach in silico w celu przeprowadzenia badań teoretycznych. Aktywność i selektywność katalizatora zostanie zbadana eksperymentalnie przy pomocy rzeczywistych i modelowych materiałów wsadowych.

Uczestnicy projektu zsyntetyzowali koloidy szlachetnych nanocząsteczek o różnych polach powierzchni, które w połączeniu z palladem i platyną cechowały się wyśmienitą stabilnością. Metale nieszlachetne wykazywały skłonność do ponownego utleniania się. Symulacje komputerowe pomagają w optymalizacji właściwości katalizatora.

Innym zadaniem było przygotowanie alkoholi cukrowych, takich jak ksylitol, sorbitol i galaktoza, przeznaczonych do wykorzystania w charakterze materiału wsadowego. Uczestnicy projektu określili pierwsze relacje zachodzące między strukturą i właściwością dotyczące platyny i ksylitolu. Węglowe nośniki okazały się być odpowiednie dla potrzeb dopasowania selektywności wodoru i alkanu. Materiały wykonane z czystego węgla zostały przetestowane pod kątem stabilności hydrotermalnej, przy stabilności podniesionej do wyższych poziomów grafityzacji.

Główny wniosek projektu jest taki, że oprócz ceny metalu szlachetnego, koszty recyklingu i wydajność są również ważne dla ekonomicznej oceny katalizatorów.

Projekt SUSFUELCAT powinien przyczynić się do poprawy konkurencyjności Europy w zakresie katalizatorów wykorzystywanych do produkcji wodoru. Technologia APR umożliwi wydajną i zrównoważoną produkcję paliwa z biomasy, ograniczając zależność Europy od paliw kopalnych.