天然氣是重要基礎(chǔ)化石能源之一,可作為發(fā)電、供熱和運輸?shù)娜剂?,也可用于生產(chǎn)甲醇等大宗化學(xué)品。與石油、煤炭相比,天然氣燃燒效率高、碳排放及污染物排放低。在當前碳達峰、碳中和的國家戰(zhàn)略背景下,發(fā)展農(nóng)林廢棄物為原料合成天然氣技術(shù)路線,對于緩解天然氣供應(yīng)緊張、促進農(nóng)業(yè)廢棄物轉(zhuǎn)化和利用具有重要意義。
該工作中,科研人員發(fā)展了一種高效的催化氫解策略,可以直接轉(zhuǎn)化多種農(nóng)林廢棄物快速制備天然氣:
通過精準構(gòu)建 Ni2Al3 合金催化活性中心,促進原生生物質(zhì)大分子中碳-氧和碳-碳鍵的高效斷裂,在溫和條件下催化生物質(zhì)高效轉(zhuǎn)化制備天然氣,其中天然氣的碳收率可達 93%,并且符合管道天然氣的組成。全生命周期和經(jīng)濟評估分析表明,生物質(zhì)天然氣與化石天然氣相比,碳排放降低了 30% 左右,通過初始氫壓的優(yōu)化,0.1MPa 氫壓條件下的碳排放僅為 4.0MPa 氫壓下的 10% 左右。
此外,利用該技術(shù)路線,有望實現(xiàn)從原生生物質(zhì)出發(fā),利用可再生氫氣等制備生物質(zhì)天然氣,再通過管道輸送將該天然氣用于工業(yè)、住宅、交通和發(fā)電等方面。該技術(shù)路線制備的天然氣能夠有效減少碳排放,具有一定的經(jīng)濟競爭性,為生物質(zhì)資源轉(zhuǎn)化利用提供了新技術(shù)路徑。
IT之家了解到,相關(guān)研究成果以 Catalytic Production of Low-carbon Footprint Sustainable Natural Gas 為題,發(fā)表在《自然-通訊》(Nature Communications)上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金、科技部國家重點研發(fā)計劃等的支持。