التحويل الرطب الحفزي لنفايات الكتلة الحيوية إلى الإيثانول الحيوي، حمض الليفولينيك، ووقود صلب عالي الجودة

إنشاء مجتمع مستدام يعتمد على الإنتاج الفعال للمواد الكيميائية والوقود من الكتلة الحيوية الخلوية المتجددة، مما يستدعي تطوير طرق تحويل مبتكرة من السليولوز. في هذا البحث، نقدم طريقة كيميائية حفزية رائدة، باستخدام حفاز H-ZSM-5 داخل مفاعل دفعي تحت أجواء النتروجين، من أجل إنتاج حمض الليفولينيك (LA) و/أو الإيثانول في آن واحد خلال التحويل الرطب (WT) لبقايا لب الخشب السليولوزي (WCPR)، مما ينتج وقودًا صلبًا عالي الجودة. تشمل معلمات WT نطاق درجات حرارة من 180 إلى 260 درجة مئوية، H2O/WCPR = 10، وفترات تفاعل من 15 إلى 60 دقيقة. تم تحديد الشروط المثلى لإنتاج الإيثانول الحيوي عند 180 درجة مئوية و15 دقيقة، محققة انتقائية رائعة بلغت 89.8 % مع حفاز H-ZSM-5. ومن الملاحظ أن 69.5 % من تشكيل LA يحدث عند 240 درجة مئوية بعد 60 دقيقة. تشمل تقييمات الكربون الهيدروكربوني قيم تسخين أعلى (HHVs)، إزالة الكربون (DC)، إزالة الهيدروجين (DH)، إزالة الأكسجين (DO)، عامل التعزيز، إثراء الكربون، المساحة السطحية، قطر المسام، فقدان الوزن، وعوائد الصلب، الكربون، الهيدروجين، والطاقة. تم تحقيق أعلى محتوى كربوني يبلغ 76.7 % عند 260 درجة مئوية لمدة 60 دقيقة، مما أسفر عن HHV بلغ 29.0 MJ/kg، وعامل تعزيز قدره 1.44، وإثراء بالكربون قدره 1.59، مع تسلسل إزالة العناصر كالتالي: DO > DH > DC. توضح مسار التفاعل المقترح WT لـ WCPR باستخدام حفاز H-ZSM-5، مؤكدًا التحويل المباشر للسليولوز إلى هيدروكسي أسيتون ومن ثم إنتاج الإيثانول من خلال كسر C–C لهيدروكسي أسيتون. من خلال هذا النهج البحثي، يمكن إنتاج كل من الإيثانول وLA بكفاءة من الكتلة الحيوية الخلوية المتجددة، مما يوفر مسارًا جديدًا لتقليل الاعتماد على الموارد الأحفورية.