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2006-06-08 22:41:45| 人氣226| 回應0 | 上一篇 | 下一篇

垃圾變黃金?催化劑將石化廢物轉為燃料

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地球的天然能源燃料日漸枯竭,而近來國際原油價格飆漲,在七十美元附近徘徊,加上各主要產油國的儲油量大多不超過兩百年,使得開發新能源成為日益緊迫的任務。令人高興的是化學家最近發表可以從原油精煉場的廢料(waste from oil refinery)中提煉出新能源。

提煉汽油需要在煉油廠精煉石油,精煉過程會將石油中的碳氫化合物(hydrocarbon)長鏈打斷,產生中等長度碳氫化合物,以增加液體的流動性、降低黏稠度。但是這過程中也會產生許多長度很短的碳氫化合物,這些短鏈產品稱為炔烴(alkine),是精煉過程中的廢物。美國紐澤西州羅格斯大學 (Rutgers University)的Alan Goldman和北卡羅萊州北卡大學(University of North Carolina)的Maurice Brookhart領導的研究團隊,於四月分的科學雜誌(Science, Vol 312, 257-201, 2006)發表,利用兩種催化劑(catalyst),他們成功地將這些短鏈黏合成可以供運輸工具使用的長鏈碳氫化合物。

以往來說,將短鏈的炔烴黏合成長鏈是一件極端困難的工作,主要受限於這些炔烴的氫原子都被很強的單鍵連結,且也受限於其碳鏈結構的形狀。Goldman和 Brookhart團隊先前開發出一些脫氫(dehydrogenation)催化劑可以移除一些氫原子後將這些短鏈的炔烴連結,但是這過程中會不斷產生石蠟(olefin),石蠟會使整個反應愈來愈慢。因此這兩個團隊持續找尋能將石蠟從反應中移除的方法。去年來自美國和法國的三位諾貝爾化學獎得主主要的工作便是發展出石蠟轉移反應(olefin metathesis reaction)的催化劑,這技術目前被廣泛使用於連接石蠟來製造從塑膠到藥品的各種產品。這種催化劑會一次抓住兩個石蠟分子,並重新分配其上的碳原子數目。這兩個團隊從六個碳的己烷(hexane)開始,測試不同比例的催化劑配方,發現這種催化劑配合之前他們發展出的催化劑,可以產生包含十八個碳長鏈的各種長鏈碳氫化合物,其中一種配方的主要產物是十個碳長鏈的碳氫化合物,非常適合用來充當運輸工具的燃料。

不過目前這整個反應速度還太緩慢,還沒有在工廠進行大量生產的經濟價值。Goldman懷疑可能石蠟轉移媒介物在反應溫度125°C -175°C的條件下會逐漸被破壞,因此他們正想辦法讓它在高溫下能更穩定。由於威斯康辛州麥迪遜市的威斯康辛大學(University of Wisconsin, Madison)的James Dumes兩年前曾開發出能將葡萄糖轉化為己烷的催化劑,而葡萄糖是許多植物農產品中的主要成分。現在Goldman等人則將己烷轉化為燃料,因此若能將這兩種反應結合的話,則將為石油化工業開啟了一項前途光明的新領域,因為人類將可以從各種原油精煉廢料、生物原料(biomass)、煤炭(coal)和焦油(tar sands)中取得原料來合成新能源。台灣由於天然資源有限,完全倚賴石油進口,因此政府、學界與工業界有必要正視這新發現,及早學習生產這種新能源的技術。

台長: 王建明郭泓志 Go! Go!
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