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。