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利用沼气生产甲醇的光化学试验田——实现畜牧养殖行业的碳循环

 图书馆收藏文库 2022-06-29 发表于山东

【产学研新闻】大阪大学,北海道興部町,AIR water 公司,岩田地崎建設,四机构于2021年2月缔结了【利用沼气(甲烷和二氧化碳的混合气体)制取甲醇和甲酸的光化学试验田】项目。该项目于2022年5月完成了试点工厂建设,并且举行了竣工仪式,旨在利用甲烷的光氧化技术实现畜牧行业的碳循环。

⚪甲烷光氧化的技术概述(下一期将会对该研究成果进行考古

大阪大学的大久保教授的研究团队,于2017年左右发现了,利用杀菌消毒剂为主成分的二氧化氯,将其和甲烷气体溶解在Fluorous溶液中,进行光照时,能够在常温常压条件下把甲烷转换为甲醇和甲酸的技术。甲醇的工业制取方法是,利用天然气为原料,在CO和H2的反应下制得。但是该反应会利用腐蚀性较强的金属催化剂,以及在50-100个大气压,240-260℃左右的高温高压条件,所以日本不生产甲醇,基本依赖进口。如果能够利用甲烷的光氧化技术制取甲醇甲酸,那么能够在某种程度上缓解日本的甲醇进口依赖性,还能够为牧场草料的提供甲酸添加剂。

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图1.利用甲烷在二氧化氯条件下的光氧化,生产甲酸和甲醇


⚪将光学技术利用畜牧养殖行业
以上的光化学反应中的原料甲烷,是可以通过畜牧养殖行业中产生的沼气获得。另外,沼气工厂除了以牲畜的粪便为原料生产沼气外,还能得到有机肥,实现了碳的最大循环。通过该甲烷光氧化技术,可以创出世界上首次的【利用家畜粪便制取生物甲醇,生物甲酸】的新技术,并且在该技术的作用下可以大量减少温室气体的排放。


⚪该项目在NEDO支持下进行研发


为了让该技术能够迅速商业化,在2021年2月,除了持有甲烷光氧化该技术的大阪大学之外,提供实验基地的北海道興部町,提供面向大规模技生产技术开发的Air water公司,以及岩田地崎建設株式会社,这四家机构签署协议,建立了密切的产学研联系。2021年4月,为了更具体地实施研究开发,把实验装置大规模化,该项目又得到了日本国立新能源产业技术综合研究机构(NEDO)的大力支持。

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图2.各个机构的分工与担当

各个机构担当的项目如图2所示。在2021年,北海道興部町在北興地区建立了甲烷氧化技术研发开发栋(图3)。另外一方面,在实验工厂内部开发了一个大约1000L左右的反应槽,用来进行甲烷的氧化制取甲酸甲醇实验。基于此,建设世界上第一个使用畜牧原料的甲烷光化学试验工厂。

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图3.建立的甲烷氧化技术研发开发栋

技术开发完成后,目标在2030年左右,计划将该系统实用化,导向更多的畜牧业基地,形成就地生产、就地消费为基础的碳循环体系(图4)。

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图4.在畜牧业中形成,就地生产、就地消费为基础的碳循环体系构成图

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