幕后文章是与国家科学基金会合作提供给生活方面的。
我们的能源基础设施的骨干是基于碳的燃料。碳以油，煤炭和天然气的形式运行我们的汽车，加热我们的房屋并烹饪我们的食物。我们可以通过使用尽可能多的现有基于碳的基础设施来最大程度地减少从化石燃料过渡到可持续资源的冲击。
植物是可持续碳的唯一来源，因为没有其他方法可以简单地从空气中捕获碳以制造碳燃料。这就是基于植物的生物燃料的美丽，以及为什么他们必须在我们的可持续能源未来中发挥作用。
所有生命都是基于碳的。为了将基于植物的碳转换为可以在汽车中使用的燃料，我们必须首先了解植物的组成。
植物作为能量
首先，想一想您的人体如何将能量存储为脂肪，但在结构上是由一种称为蛋白质的不同类型的分子组成的。植物有类似的二分法。植物将能量存储为淀粉，糖和脂肪，但在结构上由木质素和纤维素（或“木质纤维素”）组成。以玉米为例：从内核中有淀粉和糖可以发酵以制成乙醇。玉米油可用于制造生物柴油。
尽管这些技术应本身进行研究，但我们绝不能忽略其余的玉米棒，果壳和茎 - 木质素和纤维素制成的结构材料。木材和草由相同的结构材料制成。
植物的结构材料是可用的最便宜，最丰富的生物质形式，而且人类不能吃它们（牛和海狸可以，只是因为它们的胆量具有特殊的细菌）。由不可食用材料制成的燃料从不直接干扰食品生产。
绿色汽油
由乔治·休伯（George Huber）领导的马萨诸塞大学（University of Massachusetts）进行的研究专注于将木屑和开关草种转化为“绿色汽油”，这是我们可以在当前基础设施中使用的燃料。几年后，您可能会开始看到它与您在泵上购买的商品融为一体。
休伯说：“除非有一个迹象告诉你，否则你甚至都不知道自己的气是'绿色的。” “它的碳足迹为零。2[二氧化碳]从您的汽车重新生长时，您的汽车将回收到植物。”
绿色汽油是通过在流化床中称为催化快速热解的技术制造的。让我们通过所使用的术语和技术打破这个过程：
'催化'
催化剂是一种用于使特定化学反应发生的材料，比往常更快。有问题的反应？将木质纤维素变成汽油。这样做的催化剂是一种特殊的材料，称为“沸石”，由硅，铝和氧原子制成的材料，它们以晶体样模式排列在复杂的几何框架中。
在这些框架中固定的分子之间的空间称为微孔，并以催化剂表面上的碳基分子固定，以使它们形成相同大小的分子产物。诀窍是选择一个孔径等于汽油分子的沸石。 Huber Lab使用的催化剂是石化行业中目前使用的廉价材料。
“快速热解”
热解是将大分子（例如纤维素或塑料）分为小分子烟雾的高温分解。热解是“快速”的，因为需要快速加热才能将植物碳变成烟雾而不是炭。 “缓慢的热解”是制造木炭的方式。
在营地大火中，您看到的火焰实际上是与氧气反应的木 - 热解烟。火焰加热会导致原木更多地发射并保持自身，直到原木的表面被炭覆盖而无法产生更多的烟雾为止。在实验室中，木屑的热解在没有氧气的情况下进行，因此烟雾不能像火中那样燃烧 - 烟雾反应在催化剂表面反应形成汽油。
“流化床”
流化是一种技术，是一种从热解和固体催化剂中的气体烟雾之间最大化接触和混合的技术。设想清洁鱼缸时的砾石床在虹吸管末端的末端如何跳舞；砾石被水流动。在实验室中，砾石的作用是由砂状催化剂颗粒的床和木屑床承担的。水被从底部进入的热气流所取代，称为“液化剂”。离开催化剂表面的蒸气从反应堆中吹出，在该反应堆中，它们被凝结为燃料，辛烷值的额定值为108。
催化快速热解化植物
由于木质细胞糖含有比汽油更多的氧气，因此碳的一部分（约25％）必须作为一氧化碳和二氧化碳离开。
在比实验室大的尺度上，该流的一部分将用作流体剂。从理论上讲，其余的75％可用于生产汽油，但炭切入此数字并在催化剂颗粒上形成黑色外套。
为了长期运行的反应，必须通过燃烧炭被烧毁的炉子回收烧焦的催化剂颗粒。炉子会产生足够的热量来催化快速热解。这样，从木屑中喂入系统的30％的碳将设施作为汽油离开。
制作一加仑汽油需要45磅的木屑。但是，请注意，使用该技术的设施除了木屑和空气以外不需要任何其他投入 - 该技术将是孤立的，离网的理想位置，在那里有大量植物材料。
向前
飞行员规模的测试已被证明是成功的，并且很快将扩大到示范化学厂。
休伯说：“这是进入这一领域的好时机。随着石油价格上涨，它为未来的工程师提供了机会。” “由新一代决定未来的解决方案。”
有关更多信息，请访问Huber研究组网站。
编者注：这项研究得到了国家科学基金会的支持（NSF），联邦机构负责在科学和工程领域的所有领域资助基础研究和教育。本材料中表达的任何观点，发现和结论或建议都是作者的意见，不一定反映了国家科学基金会的观点。看到幕后档案。
