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然而，當石化行業(yè)開始走上發(fā)展的快車道之后，很多先前提出的技術(shù)和思路都被迅速拋之腦后。特別是在上世紀四五十年代，石化行業(yè)基本發(fā)展成熟之后，之前的技術(shù)思路也差不多被忘干凈了。現(xiàn)如今，直到再生技術(shù)重新回到人們的視野，那些塵封的舊案才得以重見天日。
正是借鑒了前人的著述，Karp和他的團隊成功地從生物資源中提取出50克丙烯腈，完成了這個由美國能源部贊助項目的階段。根據(jù)項目第二階段的要求，該團隊將嘗試提取50千克丙烯腈，將其轉(zhuǎn)化成碳纖維，并進行測試。
“碳纖維是一種神奇的輕質(zhì)材料。”Karp表示說，“想想吧，如果把一輛車中所有鋼鐵和鋁料都換成碳纖維，在現(xiàn)有發(fā)動機技術(shù)條件下，一加侖汽油便可以跑足60公里。”
新工藝的開發(fā)
如今，丙烯腈年產(chǎn)量達到7千萬噸，其中大多數(shù)被加工成丙烯腈纖維，用于生產(chǎn)服裝面料和地毯。然而，利用石油資源制備丙烯腈的方法能耗極大，而且會產(chǎn)生有毒的副產(chǎn)品氫氰酸。美國能源部一直在尋找一種更加清潔的替代方法，一種不受石油價格波動影響、而且成本低到可以實現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)的新工藝（小于1美元/磅）。
“我們一共提出了六種利用生物資源制備丙烯腈的工藝。”再生能源實驗室高級研究人員Gregg Beckham在提交給能源部申請資金支持的報告中寫到。他還提議設立由再生能源實驗室領導的再生碳纖維聯(lián)盟。他們對六種工藝中的三種進行了測試，包括一種他們稱之為”Nitrilation“的新催化工藝。
這種新工藝的丙烯腈產(chǎn)出率達到98%，而通常的石化煉制法只能達到80%-83%。據(jù)此，能源部建議暫時將余下的三種工藝技術(shù)束之高閣，留與后人。
據(jù)稱，Nitrilation工藝可以配合不同的生物資源使用。在項目階段，再生能源實驗室采用的是玉米秸稈。玉米秸稈中所含的糖分經(jīng)微生物作用生成3-羥基丙酸，再經(jīng)過后續(xù)步驟轉(zhuǎn)化成丙烯腈。
“這個過程中，我們替換了所用菌株的個別基因。因為在自然條件下，它們原本并不會生產(chǎn)3-羥基丙酸，”負責該項目生物部分研究員Sànchez i Nogué表示說。在項目進行的第二階段，Cargill公司將介入并完成碳纖維的大量制備。因為他們掌握著工業(yè)量產(chǎn)級別的菌株，生產(chǎn)3-羥基丙酸的效率比我們實驗室中的高多了。”
作為再生碳纖維聯(lián)盟的成員單位，Cargill和其他公司在項目繼續(xù)推進的過程中扮演著至關(guān)重要的角色。西弗吉尼亞州非盈利研究機構(gòu)MATRIC負責將Cargill生產(chǎn)的3-羥基丙酸轉(zhuǎn)化成丙烯腈。接著，一家葡萄牙公司將丙烯腈轉(zhuǎn)化為碳纖維并交付給福特汽車。福特汽車負責生產(chǎn)碳纖維復合材料部件，并將其與通過傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的部件進行對比。
“我非常期待看到這種新工藝終付諸工業(yè)生產(chǎn)的那一天。”Karp表示說。
嚴格的進度表
“這個項目實施起來并不容易，”Karp補充說道，“我們制定了嚴格的進度表。我們必須在項目啟動的六個月之內(nèi)還原百年前論文中闡述的方法，我們已經(jīng)做到了。接下來，我們將要向世人展示我們的新工藝。”
“與傳統(tǒng)石化煉制法大相徑庭的是，新的Nitrilation工藝在生成丙烯腈的同時，還會生成副產(chǎn)品水和乙醇，乙醇可以回收利用。”另外，Nitrilation工藝使用的催化劑更加簡單，可以將生產(chǎn)成本降低三分之二。
通過這種生物資源方法制備的丙烯腈是否能夠終滿足工業(yè)量產(chǎn)的要求，還要看福特公司終的測試結(jié)果。“但是，如果我們將其用來制造飛機，還足夠安全嗎？如果用來生產(chǎn)汽車，足夠安全嗎？如果僅僅是用來生產(chǎn)高爾夫球桿，那么我們還花精力去研究工業(yè)量產(chǎn)技術(shù)做什么？”
隨著進度表的推進，相信不久我們便會找到這些問題的答案。