依靠石油燃料和肆虐的野火：一项科学突破可以解决两个单独的大规模挑战。劳伦斯·伯克利国家实验室(Berkeley Lab)和桑迪亚国家实验室的团队合作开发了一种精简而有效的流程，用于将木本植物物质(例如森林过度生长和农业废弃物)(目前已有意或无意燃烧的物质)转化为液体生物燃料。他们的研究最近发表在ACS可持续化学与工程杂志上。

“根据最新报告，到2050年，每年将有3,800万公吨的干燥木本生物质可利用，这使其成为用于生物燃料生产的异常丰富的碳源，”伯克利实验室高级生物燃料公司的高级工艺工程师Carolina Barcelos说。生物产品过程开发部门(ABPDU)。

但是，ABPDU研究科学家埃里克·桑德斯特罗姆(Eric Sundstrom)补充说，将木质生物质转化为生物燃料的努力通常受到木材固有特性的阻碍，这些特性使其很难化学分解。“我们的两项研究详细说明了生物质来源的低成本转化途径，这些途径否则将在田间或砍伐堆中燃烧，或增加季节性野火的风险和严重程度。我们有能力将这些可再生碳源从空气污染中转化出来并将火灾隐患转化为可持续燃料。

在由Barcelos和Sundstrom领导的一项研究中，科学家使用了无毒的化学药品，可商购的酶以及一种经过特殊设计的酵母菌株，以在单个反应器或“罐”中将木材转化为乙醇。此外，随后的技术和经济分析帮助团队确定了通过此转化途径实现乙醇生产(每汽油加仑当量(GGE)3美元)所需的必要改进。该工作是有史以来首个从木质生物质生产乙醇的端到端工艺，该工艺具有高转化效率和简单的一锅配置。(正如任何厨师都知道的那样，单锅食谱总是比需要多锅的食谱更容易，在这种情况下，这还意味着更低的水和能源消耗。)

在联合生物能源研究所(JBEI)的约翰·格拉登(John Gladden)和拉利滕杜·达斯(Lalitendu Das)领导下的一项补充研究中，一个团队对单锅法进行了微调，以便可以转化加利福尼亚州的木质生物量，如松木，杏仁，胡桃木，和杉树碎片-效率与用于转换草本生物量的现有方法相同，即使输入的是不同木材类型的混合物也是如此。

“从森林中清除木本生物量，如山脉长满的松树，再从农业领域如加利福尼亚中央谷地的杏仁园中清除掉，我们可以立即解决多个问题：易火国家的灾难性野火，可控燃烧造成的空气污染危害作物残留，以及我们对化石燃料的依赖。” JBEI和Sandia的博士后研究员Das说。“最重要的是，我们将大大减少向大气中添加的碳量，并为生物能源行业创造新的就业机会。”

乙醇已经用作常规汽油中的减少排放的添加剂，通常占我们泵入汽车和卡车的气体的10%。一些特殊车辆被设计为使用乙醇含量高达83%的燃料运行。此外，从植物生物质中产生的乙醇可以用作制造更复杂的柴油和喷气燃料的成分，这有助于使难以电气化的航空和货运部门脱碳。当前，最常见的生物基乙醇来源是玉米粒，玉米粒是一种淀粉状物质，在化学上更容易分解，但需要土地，水和其他资源才能生产。

这些研究表明，木质生物质可以在与淀粉基玉米乙醇具有成本竞争力的集成过程中被有效分解并转化为高级生物燃料。这些技术还可用于生产与汽油和柴油中已经存在的化合物在化学上相同的“直接”生物燃料。

这项工作的下一步是在试验规模上开发，设计和部署该技术，该技术被定义为每天转化一吨生物质的过程。伯克利实验室团队正在与总部位于海湾地区的先进可再生燃料和生化公司Aemetis进行合作，以将该技术商业化并在试验阶段完成后将其大规模推广。

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