天然氣是重要基礎(chǔ)化石能源之一，可作為發(fā)電、供熱和運(yùn)輸?shù)娜剂?，也可用于生產(chǎn)甲醇等大宗化學(xué)品。與石油、煤炭相比，天然氣燃燒效率高、碳排放及污染物排放低。在當(dāng)前碳達(dá)峰、碳中和的國家戰(zhàn)略背景下，發(fā)展農(nóng)林廢棄物為原料合成天然氣技術(shù)路線，對(duì)于緩解天然氣供應(yīng)緊張、促進(jìn)農(nóng)業(yè)廢棄物轉(zhuǎn)化和利用具有重要意義。

該工作中，科研人員發(fā)展了一種高效的催化氫解策略，可以直接轉(zhuǎn)化多種農(nóng)林廢棄物快速制備天然氣：通過精準(zhǔn)構(gòu)建Ni2Al3合金催化活性中心，促進(jìn)原生生物質(zhì)大分子中碳-氧和碳-碳鍵的高效斷裂，在溫和條件下催化生物質(zhì)高效轉(zhuǎn)化制備天然氣，其中天然氣的碳收率可達(dá)93%，并且符合管道天然氣的組成。全生命周期和經(jīng)濟(jì)評(píng)估分析表明，生物質(zhì)天然氣與化石天然氣相比，碳排放降低了30%左右，通過初始?xì)鋲旱膬?yōu)化，0.1MPa氫壓條件下的碳排放僅為4.0MPa氫壓下的10%左右。此外，利用該技術(shù)路線，有望實(shí)現(xiàn)從原生生物質(zhì)出發(fā)，利用可再生氫氣等制備生物質(zhì)天然氣，再通過管道輸送將該天然氣用于工業(yè)、住宅、交通和發(fā)電等方面。該技術(shù)路線制備的天然氣能夠有效減少碳排放，具有一定的經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)性，為生物質(zhì)資源轉(zhuǎn)化利用提供了新技術(shù)路徑。

相關(guān)研究成果以Catalytic Production of Low-carbon Footprint Sustainable Natural Gas為題，發(fā)表在《自然-通訊》(Nature Communications)上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金、科技部國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等的支持。

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大連化物所實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)催化轉(zhuǎn)化制備低碳天然氣