【科普】就这样,南开教授让飞机“喝”上了蓖麻油

新闻1172018-06-06 09:25:48




◇“新闻117”记者 赵晖


近日,南开大学化学学院教授李伟率课题组攻克核心技术难关,成功以蓖麻油为原料制备航油,相关论文成果发表在行业权威期刊《生物资源技术》上。“蓖麻油制备航空煤油的催化剂及其制备方法”已申请我国知识产权局发明专利。


蓖麻油变航油需要几步?两步

科学家李伟老师科普说:其实坐月子常吃的蓖麻油华丽转身为高科技航油只需要两步。

蓖麻油和大豆油、小桐子油、光皮树油、棕榈油等植物油一样其实就是碳氢氧,而航油的成分是“碳氢”,当然航油 “碳氢”中的碳可不是普通的碳,而是碳8到碳16之间的“高级碳”。所以把蓖麻油变为航油需要两步——


第1步 “去氧”

把蓖麻油的碳氢氧成分变为碳氢。通过催化剂加氢使蓖麻油成分中“碳氢氧”里“氧”脱离出来,变成“H2O”也就是水,流走。


第2步 把“去氧”后的碳氢进行打破重组

通过化学催化重组使蓖麻油中的碳氢组合迅速升级,制备为碳8到碳16之间碳氢烷烃,成功制备出高选择性生物航煤。

看起来简单,其实过程复杂,其中的关键是“催化剂”,李伟教授带领的课题组制备出了新型纳米催化剂,这种催化剂能“点石成金”,通过合适的催化反应技术实现“蓖麻油加氢”,使蓖麻油成功脱氧。在这种催化剂的帮助下蓖麻油变身航油的质量与效率极高。经过国家检测机构测试,30多项指标全部合格。而且1.5吨——2吨蓖麻油就能制造出一吨高质量航油。(瞬间秒杀3吨才能制备1吨航油的地沟油。)


为什么是蓖麻油?因为蓖麻油——懒

从2008年开始,欧美等国就开始对生物制备航空煤油的技术进行研究,其所用原料主要为小桐子油、光皮树油、棕榈油、亚麻油、麻风树油、椰子油、餐饮废油(俗称地沟油)、海藻油、动物脂肪等。而以此为原料制备的航油比化石航油成本高出将近三倍。“新能源航油最大瓶颈是原料来源少、制备成本高,而以蓖麻油为原料可有效解决这两个问题。”李伟介绍,蓖麻有“懒汉经济”之称,可以种在不适于粮食作物生长的盐碱地,产量高、成本低,不与农民争粮争地,更适合我国国情。(记者采访李伟教授时,一位美国科学家也来南开谈合作研究,这位是研究转基因的教授。他们要合作将蓖麻转基因,变得更适合制造航油。以后大家不要对转基因植物一棍子打死了,这些植物也许是用来制造航油的。)


为什么要研究蓖麻油变航油?为了——防霾

目前世界范围航空运输所用航油基本是以石油为原料进行加工提纯,化石航油的使用也是造成雾霾天气的重要原因之一,一架大型飞机起降相当于600辆双班出租车一天排放量;使用生物航油可降低50%以上硫、碳的排放。中国作为世界第二航空大国和全球最大的飞机消费市场,减排压力巨大,欧盟倡导的“碳税”一旦开征,中国飞速发展的民航业犹如套上紧箍咒。2014年11月中美联合发布《中美气候变化联合声明》,习近平总书记也曾就推动能源生产和消费革命强调“推动能源技术革命,带动产业升级”,要求“以绿色低碳为方向,分类推动技术创新、产业创新、商业模式创新,把能源技术及其关联产业培育成带动我国产业升级的新增长点”。“生物航油”契合“国家急需,世界一流”理念,不仅有利于航空减排、发展清洁能源、维护能源安全,而且将有力拉动育种、种植、加工产业链加粗拉长,是国家大力支持的绿色低碳产业新增长点。


为什么是南开?——十年磨一剑

蓖麻生物航油技术是南开大学十几年扎实苦干、搞生物质蓖麻产业链开发的持续创新成果之一,属于国家着力培育的“绿色低碳产业链”新增长点,对航空减排、治理雾霾、应对气候变化等有重要意义,契合国家绿色低碳发展理念。在产业化方面,目前团队已完成原料供给设计、“产学研用”团队建设、打通了技术流程,通过了30多项航空煤油检测和小试、中试环节,正在组织开展生物航油和催化剂生产放大工作。