天然氣是重要基礎化石能源之一,可作為發(fā)電、供熱和運輸的燃料,也可用于生產甲醇等大宗化學品。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)展農林廢棄物為原料合成天然氣技術路線,對于緩解天然氣供應緊張、促進農業(yè)廢棄物轉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,可以直接轉化多種農林廢棄物快速制備天然氣:
通過精準構建 Ni2Al3 合金催化活性中心,促進原生生物質大分子中碳-氧和碳-碳鍵的高效斷裂,在溫和條件下催化生物質高效轉化制備天然氣,其中天然氣的碳收率可達 93%,并且符合管道天然氣的組成。全生命周期和經濟評估分析表明,生物質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,利用該技術路線,有望實現從原生生物質出發(fā),利用可再生氫氣等制備生物質天然氣,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。該技術路線制備的天然氣能夠有效減少碳排放,具有一定的經濟競爭性,為生物質資源轉化利用提供了新技術路徑。
IT之家了解到,相關研究成果以 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基金、科技部國家重點研發(fā)計劃等的支持。