利用沼氣生產(chǎn)甲醇的光化學(xué)試驗田——實現(xiàn)畜牧養(yǎng)殖行業(yè)的碳循環(huán)

圖書館收藏文庫 2022-06-29 發(fā)布于山東

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【產(chǎn)學(xué)研新聞】大阪大學(xué)，北海道興部町，AIR water 公司，巖田地崎建設(shè)，四機(jī)構(gòu)于2021年2月締結(jié)了【利用沼氣（甲烷和二氧化碳的混合氣體）制取甲醇和甲酸的光化學(xué)試驗田】項目。該項目于2022年5月完成了試點工廠建設(shè)，并且舉行了竣工儀式，旨在利用甲烷的光氧化技術(shù)實現(xiàn)畜牧行業(yè)的碳循環(huán)。

?甲烷光氧化的技術(shù)概述（下一期將會對該研究成果進(jìn)行考古）

大阪大學(xué)的大久保教授的研究團(tuán)隊，于2017年左右發(fā)現(xiàn)了，利用殺菌消毒劑為主成分的二氧化氯，將其和甲烷氣體溶解在Fluorous溶液中，進(jìn)行光照時，能夠在常溫常壓條件下把甲烷轉(zhuǎn)換為甲醇和甲酸的技術(shù)。甲醇的工業(yè)制取方法是，利用天然氣為原料，在CO和H2的反應(yīng)下制得。但是該反應(yīng)會利用腐蝕性較強(qiáng)的金屬催化劑，以及在50-100個大氣壓，240-260℃左右的高溫高壓條件，所以日本不生產(chǎn)甲醇，基本依賴進(jìn)口。如果能夠利用甲烷的光氧化技術(shù)制取甲醇甲酸，那么能夠在某種程度上緩解日本的甲醇進(jìn)口依賴性，還能夠為牧場草料的提供甲酸添加劑。

圖1.利用甲烷在二氧化氯條件下的光氧化，生產(chǎn)甲酸和甲醇

?將光學(xué)技術(shù)利用畜牧養(yǎng)殖行業(yè)
以上的光化學(xué)反應(yīng)中的原料甲烷，是可以通過畜牧養(yǎng)殖行業(yè)中產(chǎn)生的沼氣獲得。另外，沼氣工廠除了以牲畜的糞便為原料生產(chǎn)沼氣外，還能得到有機(jī)肥，實現(xiàn)了碳的最大循環(huán)。通過該甲烷光氧化技術(shù)，可以創(chuàng)出世界上首次的【利用家畜糞便制取生物甲醇，生物甲酸】的新技術(shù)，并且在該技術(shù)的作用下可以大量減少溫室氣體的排放。

?該項目在NEDO支持下進(jìn)行研發(fā)

為了讓該技術(shù)能夠迅速商業(yè)化，在2021年2月，除了持有甲烷光氧化該技術(shù)的大阪大學(xué)之外，提供實驗基地的北海道興部町，提供面向大規(guī)模技生產(chǎn)技術(shù)開發(fā)的Air water公司，以及巖田地崎建設(shè)株式會社，這四家機(jī)構(gòu)簽署協(xié)議，建立了密切的產(chǎn)學(xué)研聯(lián)系。2021年4月，為了更具體地實施研究開發(fā)，把實驗裝置大規(guī)?；?，該項目又得到了日本國立新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究機(jī)構(gòu)（NEDO）的大力支持。

圖2.各個機(jī)構(gòu)的分工與擔(dān)當(dāng)

各個機(jī)構(gòu)擔(dān)當(dāng)?shù)捻椖咳鐖D2所示。在2021年，北海道興部町在北興地區(qū)建立了甲烷氧化技術(shù)研發(fā)開發(fā)棟（圖3）。另外一方面，在實驗工廠內(nèi)部開發(fā)了一個大約1000L左右的反應(yīng)槽，用來進(jìn)行甲烷的氧化制取甲酸甲醇實驗。基于此，建設(shè)世界上第一個使用畜牧原料的甲烷光化學(xué)試驗工廠。