슬롯 비정상적인 추출 과정은 유망한 바이오 연료를 만드는 경제적 인 방법에 추가 될 수 있습니다

Isobutanol은 휘발유와 같은 화석 연료의 녹색 대체 가능성으로 환영 받았지만, 생산하는 것은 어렵고 비용이 많이 드는 것으로 입증되었습니다. Nature Communications의 논문에서 WPI 화학 엔지니어가 포함 된 연구팀은 새로운 프로세스가 어떻게 이것과 다른 바이오 연료를보다 경제적으로 생산할 슬롯는지 보여줍니다
2019 년 4 월 18 일

슬롯 사이트 (WPI)의 화학 엔지니어를 포함하는 연구팀 인 화석 연료에 대한“녹색”교체에 한 걸음 더 가까이 다가 가면서 비정상적인 용매와 더 많은 경제적으로 제조 할 수있는 비정상적인 용매 및 기타 바이오 퍼 엘스를 사용하여 새로운 과정을 개발했습니다.

에탄올과 마찬가지로 이소 부탄올은 알코올이지만, 낮은 물 용해도 (많은 슬롯 연료와 관련된 부식의 위험을 줄임)와 higner 에너지 밀도 (갤런 당 마일을 증가시키는)는 가솔린 첨가물 및 가스 분류로서의 화합물의 잠재적 사용에 상당한 관심을 불러 일으켰습니다. 그러나 일반적으로 생명 공학을 사용하여 생산되는 제조 Isobutanol은 어렵고 비용이 많이 드는 것으로 입증되었습니다.

“기후 변화의 위협이 증가하고 화석 연료 및 석유 생산 국가에 대한 우리의 의존성에 따라 에탄올 대신 이소 부탄올을 휘발유 첨가제로 사용하는 것에 대한 관심이 높아져 차량의 연료 효율을 크게 낮출 슬롯습니다.”Michael Timko, WPI의 화학 공학 부교수. "그러나 우리는 환경 친화적이고 효율적이거나 저렴한 방법을 찾지 못했습니다."

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최근에 출판 된 논문에서Nature Communications (초 임계 이산화탄소 하의 엔지니어링 미생물 슬롯 연료 생산 및 회복), Timko와 동료들은 용매로서 초 임계 이산화탄소를 사용하는 이소 부탄올을 생산하고 추출하는 새로운 방법을 설명 하고이 가혹한 항균성 액체에서 번성 할 수있는 박테리아를 설명합니다. 이 팀은 이소 부타놀의 생산을위한 유전자를 첨가함으로써 자연적으로 발생하는 고압 이산화탄소의 자연 발생 저장소에서 분리 된 박테리아를 유전자 조작했습니다. 그런 다음 이산화 초고차 이산화탄소가 기존의 바이오 연료 생산 방법을 괴롭히는 두 가지 중요한 문제를 어떻게 극복 할 슬롯는지 보여주었습니다 : 저온 및 박테리아 오염.

Timko, A를받은National Science Foundation Career Award2016 년 바이오 연료 작업을 위해 프로세스를 분석하고 프로세스를 분석했으며 전통적인 제조 공정에 비해 5 배 적은 에너지를 사용하여 바이오 연료가 이루어질 슬롯음을 보여 주어 저렴하고 효율적이며 환경 친화적입니다.

“우리는이 프로세스가 효과가 있으며 잘 작동한다는 것을 증명하기 위해 계산을 수행했습니다.”라고 그는 말했습니다. "우리는 이것이 효과가있을 것이라는 직관을 가지고 있었지만 문제는 에너지 효율이 높을 것인지에 대한 것이 었습니다. 연구의 기술은 추출 기술을 만들었습니다. 믹스를 분리하는 모든 방법은 이전에 Isobutanol에서 시도되었지만 올바른 과정을 생각해 냈습니다.".

 

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Michael Timko
Michael Timko
윌리엄 B. 스미스 화학 공학 교수 및 부서장화학 공학
그“아”순간을 공유하는 학생과 어려움을 겪고 갑자기 어려운 개념을 습득합니다. 야심 찬 엔지니어의 지적 지평을 넓히는 데 도움이됩니다. 열정적 인 스터드와의 에너지, 경제 및 환경 안보에 도전하는 문제를 해결하고 해결하는 문제Michael T. 크레이지 슬롯 | 우스터 폴리 테크닉 크레이지 슬롯소
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식물 폐기물을 연료로 전환

$ 500,000 NSF Career Award를 수상한 Timko는 식물 폐기물과 같은 리그 노 셀룰로스 바이오 매스의 사용을 방해하는 중요한 과제를 해결하고 있습니다. 그의 새로운 접근법은 더 많은 비용이 많이 들고 독성 액체 산을 대신하여 고체 산을 사용하는 것을 요구합니다. 그의 연구는 세상을위한 더 깨끗하고 지속 가능한 에너지 원을 만드는 데 도움이 될 슬롯습니다.

Timko는 MIT의 화학 공학 교수 인 Kristala Jones Prather 와이 논문을 공동 저술 한 MIT의 화학 공학 교수, 2015 년 이후 프로젝트에서 그와 함께 일한 싱가포르 미트 연합 동맹국의 부국장 인 Janelle R. Thompson과 함께 에너지 부서로부터 150 만 달러의 상을 받았습니다. WPI는 프로세스 모델링, 슬롯 연료 추출 및 공정 분석에 대한 Timko의 작업에 대한 그 보조금 중 50 만 달러를 받았습니다. MIT 팀은 미생물학 및 유전 공학에 대해 일했습니다.

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이소 부탄올은 미생물을 사용하여 슬롯 매스를 발효시켜 생물 반응기로 만들어집니다. 최종 생성물은 종종 가연성, 독성 및 비용이 많이 드는 유기 용매로 추출됩니다. 용매는 이소 부탄올을 충분히 빨리 추출 할 수 없으며, 농도가 증가함에 따라 발효 과정이 중단됩니다. 과학자들은 가스 스트리핑, 흡착, 증류 및 액체 추출을 포함한보다 전통적인 기술을 사용하여 반응의 수율을 높이려고 노력했지만 결과가 제한되어 있습니다..

WPI 연구팀은 유기 용매를 초 임계 이산화탄소로 대체 ​​하여이 문제를 해결했으며, 이는 임계 온도 및 압력 이상에서 보유 된 가스의 유체 상태입니다. Timko는이 풍부하고 재생 가능한 용매를 사용함으로써 고순도 이소 부탄올을 신속하게 추출 할 슬롯었으며, 그렇지 않으면 발효가 중단 될 수있는 수준에 도달하는 것을 방지 할 슬롯음을 보여 주었다. Timko의 분석은 초 임계 이산화탄소 공정이 다른 어떤 추출 공정보다 약 6 배 적은 에너지를 소비합니다..

일반적으로 이소 부탄올을 생산하는 데 사용되는 박테리아는 초 임계 이산화탄소에서 자랄 수 없으므로 연구팀은이 거친 액체에서 번성하도록 진화 한 미생물을 찾고있었습니다. 그들은 Bacillus Megaterium SR7에서 좋은 후보를 발견했습니다. MIT의 미생물학 팀은이 미생물의 특정 변형을 확인했으며, 콜로라도의 웰 헤드 내부에서 세계 최대의 지질 학적 저장소와 거의 순수한 이산화탄소 중 하나를 포함하는이 미생물의 특정 변형을 확인했습니다. SR7은 가혹한 생물 반응기 조건에서 살아남을 수있을뿐만 아니라 이전에 연구 된 모든 미생물에 치명적인 조건에서 자랄 슬롯음을 발견했습니다..

미생물은 이소 부탄올을 생산하는 데 필요한 유전자가 부족했기 때문에 MIT 팀은 유전자 공학을 통해 추가해야했습니다. 테스트에 따르면 변형 된 Bacillus megaterium sr7은 실제로 이산화 초고차 이산화탄소에서 자라는 동안 실제로 이소 부탄올을 생성 할 슬롯습니다..

Timko의 팀은 유기체를 성장시키고 이소 부탄올을 생산하고 발효 혼합물에서 추출하여 연료로 사용될 슬롯도록 회복하기위한 전체 과정에서 계산을 수행했습니다. "우리는이 과정을 구축하기 위해 30 년 분량의 과학적 경험을 사용했습니다." "이산화 초고차 이산화탄소에서 자랄 수있는 유기체를 갖는 것만으로는 그다지 튀는 것이 아니라 이소 부탄올을 생산하고 올바른 속도로 깎을 슬롯습니다. 모두 크고 큰 스플래시입니다."

Timko는 여전히 답변해야 할 질문이 있다고 언급했습니다. 예를 들어, 그들은 초 임계 유체에서 더 강력하게 이소 부탄올을 생산하는 방법과 미생물을 조작하여 더 빠르게 복제하는 방법을 알고 싶어합니다. "Bacillus Megaterium을 화학 공장으로 생각하십시오." "이 화학 공장은 실제로 자체 복제입니다. 더 효과적으로 스스로 복사 할 수있을수록 제품을 생산할 슬롯습니다. 가능한 한 많은 작은 현미경 공장이 필요합니다. 이것은 연구자들이 극복하려고 노력한 도전입니다.이 작은 생물을 어떻게 우리가 필요로하는 이소 부탄올의 양을 생성 할 수있을 정도로 오래 살 슬롯습니까?"

슬롯 사이트 소개

슬롯 사이트는 목적 중심의 교육자 및 연구원 커뮤니티가 50 년 동안 프로젝트 기반 학습 분야의 글로벌 리더였습니다. 고등 교육 및 세계의 충격 제작자 인 WPI는 학생들을 진정한 실제 경험에 몰입시키는 프로젝트 기반 커리큘럼을 통해 자신감 있고 유능한 문제 해결사를 준비합니다..

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