Благодаря работе исследователей из США, дешевая «бионефть» (bio-oil) вскоре сможет важным источником сырья для промышленного и тонкого химического синтеза.

«Бионефть», смесь неполярных органических соединений, получаемых пиролизом биомассы, в настоящее время сжигается для генерации тепловой или электрической энергии. Однако исследователи из Университета Массачусетса показали, что этот дешевый материал, содержащий органические вещества, может быть конвертирован в органические соединения – сырье для производства полимеров, причем стоимость их получения исходя из растительного сырья сравнима со стоимостью получения из нефти.

Рис. 1. Передвижная установка по переработке бионефти. Методика может использоваться для масштабного получения таких органических соединений, как бензол, толуол, ксилол, олефины из самого дешевого на настоящий момент вида топлива – продукта пиролиза биомассы. (Рисунок из Science, 2010, DOI: 10.1126/science.1194218).

До настоящего времени для того, чтобы получить ароматические и ненасыщенные углеводороды из продуктов пиролиза биомассы использовались цеолитные катализаторы, однако выход целевых продуктов при использовании таких катализаторов был невысок. Исследователи из Массачусетса, работавшие под руководством Джорджа Хабера (George Huber) предложили предварить стадию обработки на цеолитном катализаторе стадией гидрирования, что позволило им увеличить выход ценных химических продуктов в три раза и более.

В процессе применяются обычные катализаторы – коммерческие катализаторы гидрирования из платины или рутения, и тоже коммерческий цеолитный катализатор для дальнейшей конверсии гидрированных продуктов пиролиза биомассы. При сочетании двух процессов в рамках одной системы требуется лишь частичное гидрирование исходного сырья, нет необходимости в применении высокотемпературного гидрирования, что, в свою очередь, позволяет исключить спекание катализатора. Превращение частично гидрированной «бионефти» над цеолитным катализатором проходит в потоковом реакторе, в котором существует возможность рециклизации спекшегося цеолитного катализатора in situ, химия процесса конверсии достаточно проста, поэтому появляется возможность получать нужный продукт, изменяя условия реакции.

Хабер отмечает, что шесть наиболее важных для производства полимеров органических соединений, получаемых из нефти можно получить из биомассы, причем, поскольку стоимость «бионефти» составляет около 60 долларов за баррель, а стоимость обычной нефти – около 80 долларов за баррель (на момент написания статьи) новая методика получения органических соединений из растительного сырья вполне может конкурировать с «классической» петрохимией (химией нефтпереработки). Хабер подчеркивает, что на настоящее время фактором, ограничивающим применение новой технологии, является стоимость водорода.

Крис Саффрон (Chris Saffron), эксперт по конверсии биомассы в топливо из Университета Мичигана, согласен с тем, что гидрирование – лимитирующий фактор новой технологии, причем не только из-за стоимости водорода, а в том числе из-за проблем, связанных с его транспортировкой к месту конверсии «бионефти».

Тем не менее, Хабер предлагает ряд решений для этой проблемы – получение водорода электролизом и воды или также переработкой биомассы, добавляя, что еще одним достоинством предложенного им способа переработки «бионефти» является то, что, помимо всего, для новой методики не нужно кардинальное изменение технологических схем. Получить ароматику из продуктов пиролиза биомассы можно с использованием тех же приборов и аппаратов химической технологии, которые используются в нефтепереработке.