碳水化合物与油类植物中脂类共加工可生产混合生物柴油

美国加利福尼亚Davis大学的Mark Mascal和Edward Nikitin等人于2010年2月17日提出一种方法，可使用碳水化合物与油类植物（大豆、向日葵、麻疯树、亚麻荠、红花和油菜）中的油脂类进行共加工，可生产出混合油脂/纤维素生物柴油，其产品产率大于常规的反酯化法。有关该方法的成果已刊登在美国化学学会杂志《能源与燃料（Energy & Fuels）》上。    Mark Mascal和Edward Nikitin等人前已提出二相酸/溶剂工艺，将生物质原料中的碳水化合物转化成生物燃料前身物CMF。在新的工作中，他们应用油籽原料的加工方法，可大大增加从这类生物质生产燃料。
    现在，主要利用植物基油类反酯化来生产生物柴油。油籽也含有不少的碳水化合物分布，它们为淀粉、纤维素（“纤维”）、半纤维素和游离糖类型式。
    研究人员此前业已指出，任何形式的己糖（单、双或多糖）都可被转化成5-（氯甲基）糠醛（CMF）和乙酰丙酸，总产率高达95%。该反应的主要产物为CMF。CMF占被分离的有机材料的70%~90%，这取决于反应器的负载，而化合物2（乙酰丙酸）占产品混合物小于10%。
    研究人员将大豆、向日葵、麻疯树、亚麻荠、红花和油菜原料加入二相反应器中，反应器中含有水合盐酸和1,2-二氯乙烷，将混合物在80 °C下加热3小时。在80 °C下进行的实验表明，甘油三酸酯结构完好无损。如将温度提高到100 °C则有少量副产物产生。在较高温度下不具有碳水化合物转化成CMF的优点。
    研究了从每一种原料产生的碳水化合物转化成CMF的数量，见下表：

脂类

CMF

总的有机抽出物

CMF占总的有机抽出物%

大豆

257.0

67.9

324.9

20.9%

向日葵

358.7

110.2

470.7

23.5%

麻疯树

392.1

78.6

470.7

16.7%

亚麻荠

374.5

102.5

477.0

21.5%

红花

371.3

113.0

484.3

23.3%

油菜

448.3

120.0

568.3

21.2%

    籽油和CMF的混合物可通过乙醇分解得到乙基乙酰丙酸酯和生物柴油乙酯。如在水中加热籽油-CMF混合物可使CMF水解成为乙酰丙酸，而留下油。乙酰丙酸酯类为短链的含氧化合物，它们可与生物柴油燃料混合，可改善其冷流动性。这一方法表明，通过组合脂类和纤维素基生物质转化技术，具有可变革生物柴油生产的潜力，因而可大大提高从油类植物生产燃料总的产率。