随着世界能源需求的增加，我们对化石燃料的消耗也在增加。结果是温室气体排放量大幅增加，对环境造成严重不利影响。为了解决这个问题，科学家们一直在寻找可替代的可再生能源。

主要候选者是由植物和动物的有机废物或生物质产生的氢。生物质还从大气中吸收、去除和储存 CO 2 ，而生物质分解会导致负排放或温室气体去除。但是，即使生物质能预示着前进的方向，仍然存在最大限度地将其转化为能源的最佳方式的问题。

生物质气化

目前将生物质转化为能源的方法主要有两种：气化和热解。气化将固体或液体生物质置于 1000 摄氏度左右的温度下，将其转化为气体和固体化合物；气体称为合成气，而固体称为生物炭。

合成气是氢气、甲烷、一氧化碳和其他碳氢化合物的混合物，它们被用作生物燃料来发电。另一方面，生物炭通常被认为是一种固体碳废物，尽管它可以用于农业应用。

生物质热解

另一种方法，生物质热解，类似于气化，不同之处在于生物质在较低温度下加热，在 400 和 800 摄氏度之间，在惰性气氛中的压力高达 5 巴。存在三种类型的热解：常规热解、快速热解和闪速热解。在所有三个中，前两个花费的时间最长，并且产生的焦炭最多。

闪蒸热解在 600 摄氏度下进行，产生最多的合成气，停留时间最短。不幸的是，它还需要能够处理高温和高压的专用反应器。

从香蕉皮中提取氢气

近日，由 EPFL 基础科学学院的 Hubert Girault 教授领导的科学家们开发了一种新的生物质光热解方法，该方法不仅可以产生有价值的合成气，还可以产生可以在其他应用中重新利用的固体碳生物炭。这项工作发表在《化学科学》上。

氙灯闪光光热解方法的图形摘要。图片来源：EPFL

该方法使用氙灯进行闪光热解，通常用于固化印刷电子产品的金属油墨。Girault 的团队在过去几年中也将该系统用于其他目的，例如合成纳米粒子。

灯的白色闪光灯提供高功率能源以及促进光热化学反应的短脉冲。这个想法是产生强大的闪光，生物质吸收并立即触发光热生物质转化为合成气和生物炭。

这种闪蒸技术用于不同来源的生物质：香蕉皮、玉米芯、橙皮、咖啡豆和椰子壳，所有这些最初都在 105 摄氏度下干燥 24 小时，然后研磨并过筛成细粉。然后将粉末置于环境压力和惰性气氛下的带有标准玻璃窗的不锈钢反应器中。氙气灯闪烁，整个转换过程在几毫秒内结束。

“每公斤干生物质可以产生大约 100 升氢气和 330 克生物炭，这高达原始香蕉皮干质量的 33wt.%，”参与这项研究的 Bhawna Nagar 说。该方法还具有每公斤干生物质4.09 MJ 的正计算能量结果。

这种方法的突出之处在于其最终产品氢和固体碳生物炭都是有价值的。氢气可用作绿色燃料，而碳生物炭既可以掩埋用作肥料，也可以用于制造导电电极。

“我们间接捕获 CO 2的事实进一步增强了我们工作的相关性，”Nagar 说：“我们已经使用氙气闪光灯将其转化为有用的最终产品。”