农业残留物衍生固体酸催化剂：用于生物柴油生产的番茄秸秆生物炭

《BioEnergy Research》：Agricultural Residue Derived Solid Acid Catalyst: Tomato Stalk Biochar for Biodiesel Production

番茄茎制备固体酸催化剂用于微藻油生物柴油合成研究。通过碳化-磺化工艺制备低成本的生物char基固体酸催化剂，在500℃碳化、100℃磺化5h时获得最高磺酸密度，优化条件为9:1甲醇/油摩尔比、5wt%催化剂、60min反应，生物柴油产率达93%。统计分析显示碳化参数显著影响催化效率，该催化剂相比传统均相酸催化剂更环保且可重复使用，实现农业废弃物资源化与可再生能源协同发展，为突破生物柴油技术经济生态瓶颈提供新路径。

　　

摘要

对可持续和碳中性能源需求的不断增长，加速了利用环保催化剂从可再生原料生产生物柴油的研究。本研究介绍了一种低成本固体酸催化剂的合成与应用，该催化剂源自番茄茎秆——一种广泛存在的农业废弃物。该催化剂通过炭化处理后进行磺化制备，其物理化学性质得到了全面评估。在炭化温度为500°C、磺化温度为100°C且磺化时间为5小时的条件下，获得了最高的磺酸密度。在甲醇与油的摩尔比为9:1、催化剂用量为5%（质量百分比）以及反应时间为60分钟的条件下，生物柴油的产率为93%。统计分析证实了炭化参数对催化效率的显著影响。与传统均相酸催化剂相比，这种基于生物炭的固体酸催化剂为生物柴油合成提供了一种更环保且可重复使用的替代方案。此外，将番茄茎秆废弃物转化为高性能催化剂符合循环生物经济的理念，既解决了农业废弃物管理问题，又促进了可再生燃料的生产。这项工作为克服生物燃料技术中的关键经济和生态障碍指明了一条有前景的途径，从而为向可持续能源系统的转变做出了贡献。