大卡车，低排放

提高可持续性的一种方法是减少运输中的碳燃料排放。根据美国环境保护署的数据，2017 年该行业的温室气体排放量 (GHG) 超过了美国所有其他行业，占温室气体排放总量的近 30%。

研究人员正在探索的一种降低排放的策略是生产可再生燃料，如可再生航空燃料，同时生物燃料生产已经到位，如乙醇——一种成本低、燃烧更清洁且广泛可用的燃料。但要使这一策略奏效，必须首先将乙醇转化为碳氢化合物燃料，这一步骤可能会增加总成本。

今天发布的一项开创性研究揭示了 Vertimass 将乙醇转化为燃料混合物的全新集成且经济高效的方法，可将温室气体排放量减少 40% 至 96%。这一发现标志着嵌入式或可互换生物燃料的开发取得了重大进展，并可以促进研究以推进其在航空、航运、长途卡车和其他形式的重型运输中的使用。

这一发现背后的多学科团队代表了广泛的学术和行业机构，其中包括来自美国能源部 (DOE) 阿贡国家实验室以及美国能源部国家可再生能源实验室和橡树岭国家实验室的研究人员。

该研究背后的研究人员利用催化和工艺开发的最新进展开发了转化乙醇的新方法。与需要三个步骤的传统方法不同，新的进步让研究人员可以创建一个结合所有三个步骤的转换过程，这一措施可以降低转换成本和环境足迹。

为了了解他们的一步转换过程的全面影响，称为合并酒精脱水和低聚，或 CADO，研究人员通过称为生命周期分析的过程评估了他们的系统对环境的影响。研究人员还评估了他们的方法的技术和经济影响。

为了解决这个过程，该团队求助于 Argonne 的研究小组，该小组致力于研究温室气体、管制排放和交通能源使用 (GREET) 模型，这是一种强大的分析工具，可以模拟各种车辆和燃料的能源使用和环境输出系统。GREET 平台被全球近 40,000 人使用，可以分析多个车辆和/或燃料系统，从原材料开采或提取到处置或排放的时间，以计算整个能源使用和排放水平。

“GREET 是目前仅有的能够全面了解整个车辆和燃料系统的能源和环境影响的工具之一，”阿贡 GREET 团队负责人、合作伙伴之一 Michael Wang 说。该研究的作者。

阿贡研究人员使用 GREET 计算了由不同原材料和转换方法制成的碳氢化合物燃料产生的生命周期温室气体排放量。分析的一些原材料(也称为原料)是玉米和甘蔗，它们是第一代原料，以及甘蔗秸秆和玉米秸秆，它们是非食品生物质或第二代原料。

“用于制造乙醇的原料和用于转化乙醇的途径的变化会产生不同水平的温室气体排放，”另一位合著者、阿贡能源系统分析师 Pahola Thathiana Benavides 说。

Wang 和 Benavides 的分析表明，使用 CADO 转化工艺制成的碳氢化合物混合物可将温室气体排放量减少 40% 至 96%，具体取决于原料和转化途径。玉米粒的温室气体排放量减少了 40%，甘蔗汁减少了 70%，甘蔗秸秆和玉米秸秆等纤维素生物质减少了 70-96%。

“为了实现更可持续的发展，我们需要能够产生更少排放且在经济上可行的燃料，”贝纳维德斯说。“这项工作是一个令人兴奋的指标，表明建立这样的未来是可能的。”