(H2N2)-Một nhóm nghiên cứu viên thuộc Viện Khoa học và Kỹ thuật công nghiệp tiên tiến Quốc gia của Nhật Bản (AIST) đã phát triển một kỹ thuật tinh lọc butanol sinh học mới, giúp tăng độ đậm đặc của dung dịch lên tới 82% (% khối lượng butanol) và từ đó, giảm đáng kể tổng số năng lượng cần thiết cho quy trình loại bỏ nước trong dung dịch butanol.
Butanol sinh học (hay xăng sinh học) là một trong số những loại nhiên liệu lỏng thế hệ tiếp theo thay thế cho các sản phẩm hóa dầu đang được sử dụng hiện nay. Butanol sinh học được chiết xuất từ đường lên men với số lượng lớn trong sinh khối xenluloza (từ gỗ), với mức calori cao hơn (34 MJ/kg) so với ethanol (C2H5OH – 27 MJ/kg). Quá trình lên men đường dưới tác động của vi khuẩn tạo ra một dung dịch chứa nước với độ tập trung butanol thấp (khoảng 0,5 – 1,5%). Khi độ tập trung này tăng lên, các vi khuẩn sẽ chuyển sang trạng thái “ngủ đông” và quá trình sản xuất bị dừng lại. Do vậy, cần phải tách nước ra để thu được dung dịch có độ tập trung butanol lớn. Chưng cất là một kỹ thuật đơn giản giúp thực hiện phân tách butanol. Tuy nhiên, số năng lượng cần sử dụng để tạo ra dung dịch chứa 99,9% butanol từ dung dịch 1% là 37 MJ/kg, nhiều hơn 3 MJ/kg so với mức calorie của butanol. Do đó, kỹ thuật trên không thể áp dụng được trong trường hợp này.
Giải pháp thay thế hiện đang được nghiên cứu là phân tách bằng cách thoát hơi nước qua màng (pervaporation) bằng gốm silic có hoặc không phủ bột silicalite. Phương pháp này cho phép đạt được độ tập trung butanol trong dung dịch lên tới 37% đối với gôm không phủ bột và 53% với gôm phủ bột. Dung dịch này sau đó sẽ được cho bay hơi lần nữa cho tới khi đạt mức tập trung tối đa. Tuy vậy, nếu độ tập trung thấp hơn mức 80% thì dung dịch sẽ bị phân tách một cách tự nhiên thành 2 pha lỏng xếp chồng lên nhau, trong đó pha trong chứa 8% butanol và pha ngoài 80%. Do vậy, cần xử lý riêng biệt 2 pha theo quy trình sau: Để khắc phục tình trạng chia pha nói trên, AIST đã phát triển một loại màng phân tách mới bằng chất liệu silicalite với lớp gôm silic làm nền, cho phép thu được dung dịch tập trung 82% chỉ qua 1 lần bay hơi (hình vẽ). Do vậy, tổng mức năng lượng cần để sản xuất butanol tinh khiết chỉ còn 4,3 MJ/kg (13% lượng calorie của butanol), thấp hơn 50 và 70% so với các quy trình sử dụng gôm silic phủ và không phủ bột silicalite.
Nguồn Techno-Sciences/Hoahocngaynay.com
<
p style=”text-align: justify;”>
