3 de noviembre de 2015

OAK RIDGE, Tenn., 3 de noviembre de 2015-Un nuevo estudio del Laboratorio Nacional Oak Ridge del Departamento de Energía explica el mecanismo detrás de una tecnología que convierte el etanol biológico en mezclas de hidrocarburos para su uso como alternativas a los combustibles fósiles.

Los científicos han experimentado durante décadas con una clase de catalizadores conocidos como zeolitas que transforman los alcoholes como el etanol en hidrocarburos de mayor grado. A medida que los investigadores de ORNL estaban desarrollando un nuevo tipo de tecnología de conversión basada en zeolita, descubrieron que la reacción subyacente se desarrolla de una manera diferente a lo que se pensaba.

"Durante 40 años, todos pensaron que estas reacciones deben pasar primero del etanol al etileno, y de allí se forman cadenas más largas. Pudimos demostrar que no es así como ocurre esto ", dijo Brian Davison de ORNL, coautor del estudio publicado en Nature Scientific Reports.

El análisis de los investigadores encontró que este paso intermedio consumidor de energía no es necesario para que ocurra la conversión. En cambio, un mecanismo de "acumulación de hidrocarburos" que produce energía permite que los catalizadores de zeolita produzcan directamente cadenas de hidrocarburo más largas a partir de los alcoholes originales.

"Desafía una suposición largamente mantenida pero incorrecta", dijo el coautor de ORNL, Chaitanya Narula. "Se ha supuesto que debe pasar de etanol a etileno, que es endotérmico y requiere energía. Mostramos que este paso no ocurre y que la reacción general es ligeramente exotérmica ".

Los investigadores de ORNL rastrearon la transición molecular en experimentos de marcado con deuterio, un isótopo de hidrógeno, para confirmar el mecanismo de acumulación de hidrocarburos.

La investigación, respaldada por la Oficina de Tecnologías Bioenergéticas del DOE, tiene implicaciones para la eficiencia energética y el costo de las tecnologías de mejora catalítica propuestas para uso en bio-refinerías. Descubrir el mecanismo detrás de la reacción ayuda a respaldar la potencial viabilidad económica del enfoque directo de conversión de biocombustible a hidrocarburo de ORNL.

"Nuestro método de conversión directa de etanol ofrece una vía para producir mezclas de hidrocarburos adecuadas que se pueden mezclar en una refinería para producir combustibles como gasolina, diesel y combustible de aviación o productos químicos básicos", dijo Narula.

El catalizador desarrollado por ORNL y el proceso de conversión se licenciaron en 2014 para Vertimass , una compañía de inicio con sede en Irvine, California. Los investigadores de ORNL están trabajando con Vertimass a través de un proyecto independiente financiado por el DOE para escalar la tecnología al nivel comercial.

El documento se publica en Scientific Reports y se titula " Zeolitas heterometálicas, InV-ZSM-5, permite la conversión eficiente de etanol derivado de biomasa a hidrocarburos renovables ". Los coautores son Chaitanya Narula, Zhenglong Li, Erik Casbeer, Robert Geiger, Melanie Moses, de ORNL. Debusk, Martin Keller, Michelle Buchanan y Brian Davison.

El estudio fue apoyado por la Oficina de Tecnologías Bioenergéticas en la Oficina de Eficiencia Energética y Energía Renovable del DOE. El financiamiento inicial provino del programa de Investigación y Desarrollo Dirigido por Laboratorio de ORNL y del Centro de Ciencia Bioenergética del DOE, que cuenta con el respaldo de la Oficina de Investigación Biológica y Ambiental en la Oficina de Ciencia del DOE. El proyecto utilizó recursos en el Centro de Nanophase Materials Sciences de ORNL, una Oficina de Facilidades de Usuario de la Oficina de Ciencia del DOE. Los materiales de zeolita se desarrollaron originalmente con el apoyo de la Oficina de Eficiencia Energética y Energía Renovable del DOE.

ORNL es administrado por UT-Battelle para la Oficina de Ciencia del DOE. La Oficina de Ciencia del DOE es el principal defensor de la investigación básica en ciencias físicas en los Estados Unidos, y está trabajando para abordar algunos de los desafíos más apremiantes de nuestro tiempo. Para obtener más información, visite science.energy.gov .

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