Biomass Catalytic Pyrolysis untuk Bio-Fuels

Read Also

Pakar pirolisis cepat menyempurnakan sistem produksi untuk bahan bakar dan bahan kimia yang terbuat dari lignin tanaman.

Pemanasan cepat bahan kering tanaman menggunakan pirolisis cepat adalah metode termurah dan tercepat untuk memproduksi bahan bakar nabati dan bahan kimia industri terbarukan, menurut Rui Xiao, yang memimpin tim di Southeast University’s School of Energy and Environment.

Kelompoknya telah memimpin upaya untuk merancang sistem produksi bio-fuel yang layak secara komersial selama lebih dari 10 tahun.

Memproduksi bio-fuel untuk bahan bakar melibatkan dua tahap, Xiao menjelaskan. Yang pertama adalah pirolisis cepat, proses kerusakan termal yang terjadi di atmosfer lembam pada suhu sedang. Biomassa lignoselulosa yang dihasilkan menghasilkan minyak nabati yang mengandung sekitar 40% senyawa organik teroksigenasi, yang tidak stabil dan korosif. Tahap kedua melibatkan peningkatan minyak melalui deoksigenasi, sehingga dapat dicampur dengan bahan bakar kilang untuk digunakan dalam transportasi konvensional. Namun, deoksigenasi lengkap adalah proses intensif energi yang menuntut penggunaan katalis dan hidrogen yang mahal.

Pada tahun 2009, Xiao dan timnya merancang pirolisis cepat satu ruang dan sistem peningkatan bio-minyak katalitik. “Ini menghilangkan proses kondensasi dan re-evaporasi terpisah yang mahal yang diperlukan untuk upgrade,” jelas Xiao.

Tim kemudian menggunakan ruang, dengan zeolit ​​HZSM-5 sebagai katalis, untuk menghasilkan bio-minyak dari tongkol jagung. Hasilnya memiliki 'nilai kalor yang lebih tinggi', dan rasio molar hidrogen-ke-karbon dan oksigen-ke-karbon, dekat dengan bahan bakar jet, dan dengan demikian dapat digunakan dalam transportasi.

Selain itu, dengan mengatur proses deoksigenasi dan mempertahankan beberapa oksigen, tim Xiao mengembangkan pendekatan baru untuk memproduksi alkohol dan eter untuk digunakan sebagai aditif diesel untuk mengurangi emisi jelaga pembakaran. Proses ini secara signifikan dapat mengurangi biaya deoksigenasi, kata Xiao.

Dalam jurnal Science, pada 2010, Xiao dan rekan-rekannya di Inggris dan Amerika Serikat juga menunjukkan bahwa bio-oil yang dihasilkan melalui pirolisis cepat dapat diubah secara efisien melalui katalisis zeolit ​​menjadi bahan baku alkohol, diol, hidrokarbon aromatik, dan olefin.

Laudable lignin

Lignin adalah sumber aromatik terbarukan terbesar di Bumi, jadi hari ini tim Xiao melihat lebih dekat pada struktur kimia lignin. “Perubahan kimia selama pirolisis lignin sangat sedikit dipahami,” jelasnya.

Pada tahun 2016, timnya menemukan bahwa pelestarian β–O–4 linkages dalam lignin yang diekstraksi dari batang atau jerami berkontribusi signifikan terhadap depolimerisasinya. Menggunakan katalis mikroreaktor hierarkis, depolimerisasi lebih ditingkatkan dengan mengurangi resistensi perpindahan massa, memungkinkan konversi satu wadah lignin menjadi komponen aromatik yang digunakan dalam bahan bakar bio-jet.

Setiap temuan adalah langkah maju, kata Xiao. Biomassa lignoselulosa, yang dapat bersumber dari limbah pertanian, merupakan sumber karbon dasar yang paling melimpah, murah, dan berkelanjutan untuk bahan bakar dan bahan kimia terbarukan. “Jadi kita mungkin akan melihat upaya skalabel untuk memproduksi bahan bakar nabati dan bahan baku bio dari biomassa lignoselulosa dalam lima tahun ke depan,” kata Xiao.