新型超高效催化剂让地沟油等废弃物变废为宝更容易
皇家墨尔本理工大学的研究人员开发出一种低成本的方法，可将地沟油和农业废弃物等回收利用制作成生物柴油，并将食物残渣和塑料垃圾转化为高价值的产品。该方法利用一种新型的超高效催化剂，可以从多种原料中制造出低碳的生物柴油和其他有价值的复杂分子。
目前，地沟油必须经过高耗能的清洗过程才能用于生物柴油，因为商业化生产方法只能处理含有1-2%杂质的纯原料。而新的催化剂可以从含有高达50%杂质的低级原料中制造生物柴油。
新催化剂的效率很高，可以使生产效率翻倍，将食物残渣、微塑料和旧轮胎等垃圾转化为高价值的化学前体，用于制造从药品、肥料到可生物降解包装的任何产品。
皇家墨尔本理工大学的Adam Lee教授表示：“传统的催化剂技术依赖于高纯度的原料，并且需要昂贵的工程解决方案来弥补其低的催化效率。我们现代生活的很多地方都依赖具有复杂分子的材料，比如塑料等，这些分子目前是通过不可持续的化学过程产生的，这些过程污染了大气、土壤和水，我们的新催化剂可以帮助我们变废为宝，推动循环经济。"
为了制造新的超高效催化剂，该团队制造了一种微米大小的陶瓷海绵(比人的头发还细100倍)，这种海绵具有高度多孔性，并含有不同的特殊活性成分。分子初通过大孔隙进入海绵，在那里进行次化学反应，然后进入较小的孔隙，进行第二次反应。
这是首次开发出一种多功能催化剂，可以在单一催化剂颗粒内依次进行多个化学反应，它可能会改变价值340亿美元的全球催化剂市场的游戏规则。
皇家墨尔本理工大学的联合首席研究员Karen Wilson教授表示：“新的催化剂设计模仿了人体细胞中酶协调复杂化学反应的方式。之前已经开发出了可以同时进行多个反应的催化剂，但这些方法无法控制化学反应，而且往往效率低下，无法预测，我们的生物启发方法着眼于自然界的催化剂——酶，开发出一种强大而精确的方式，以设定的顺序执行多个反应。这就像拥有一条纳米级的化学反应生产线，所有的化学反应都被安置在一个微小而超高效的催化剂颗粒中。"
这种海绵状的催化剂制造成本低廉，不使用贵金属。用这些催化剂从农业废弃物中制造低碳生物柴油，只需要一个大容器、一些温和的加热和搅拌。这是一种低技术含量、低成本的方法，可以推广分布式生物燃料生产，减少对化石燃料生产柴油的依赖。
目前新的催化剂已经可以用于生物柴油的生产，但随着进一步的发展，它们将可以很容易地优化改进，用于从农业和林业废物、旧橡胶轮胎，到海藻的更多废弃物的燃料转化中。
皇家墨尔本理工大学研究团队下一步的工作是将催化剂的制造规模从克级扩大到公斤级，并采用3-D打印技术来加速商业化。
该研究发表在《Nature Catalysis》上，标题为《A spatially orthogonal hierarchically porous acid–base catalyst for cascade and antagonistic reactions》。