据技术在线2010年11月25日讯 日本产业技术综合研究所环境化学技术研究部门开发出了节能型生物丁醇（Biobutanol）的提纯技术，使用沸石类分离膜从浓度约为1%的稀释1-丁醇（以下简称丁醇）水溶液中，回收得到了80%以上浓度的浓缩丁醇。
　　生物丁醇与生物乙醇（Bioethanol）同为碳中性，而且生物丁醇单位体积的发热量为34MJ/kg，高于乙醇的27MJ/kg。虽然单位热量的价格基本相同，但生物丁醇在运输、储藏的成本以及燃料罐的设计等方面具有优势。另外，还可避免易溶于水等乙醇的缺点。
　　此外，构成纤维素类生物质（Biomass）的主要糖类为C6糖和C5糖，而在基于酵母的乙醇发酵中，存在无法利用C5糖的课题。但丁醇生产菌可以利用C5糖，因此，在有效利用生物质的基础上，丁醇生产技术的开发备受期待。
　　产综研此次优化了合成条件，合成了具有高酒精选择透过性的硅沸石（Silicalite）分离膜。使用该分离膜，通过膜分离法（渗透汽化法），可从低浓度的丁醇水溶液中回收高浓度的丁醇。与使用此前的分离膜相比，回收丁醇的能量有望减少50～70%左右。

采用新开发的高性能分离膜从低浓度丁醇水溶液中提纯丁醇

　　产综研一直致力于开发采用膜分离法的乙醇浓缩技术。特别是从含有低浓度乙醇和丁醇的水溶液中，为了选择性地分离、回收酒精，需要具有高酒精选择性的分离膜。因此，产综研着眼于疏水性高的硅沸石膜的开发，为提高膜分离性能、适用于提纯发酵丁醇，推进了技术开发。
　　一般情况下，通过发酵产生的丁醇浓度为0.5～1.5%，因此想要作为液体燃料，就需要将其浓缩并脱水。从低浓度的丁醇水溶液中使用蒸馏法提纯，需要大量的能量。例如，通过蒸馏法将浓度为1%的丁醇水溶液浓缩至99.9%时，1kg丁醇就需要37MJ的能量。因此，通过蒸馏低浓度丁醇进行浓缩所需的能量与丁醇本身具有的能量34MJ/kg相比，提纯所需的能量反而变得更大。
　　另外，虽然迄今为止有报告称，使用硅橡胶分离膜可将浓度为1%的丁醇水溶液（50℃）浓缩至37%，使用含有硅沸石粉末的硅橡胶分离膜可将其浓缩至53%，但是在丁醇浓度为8～80%的水溶液中，会导致丁醇中溶解有少量水的溶液相（上层）与水中溶解有少量丁醇的溶液相（下层）分离。因此，为了将透过分离膜的溶液中的丁醇脱水回收，需要将各自的溶液相脱水，导致系统更加复杂。
　　产综研讨论了涂有硅橡胶薄层的硅沸石膜的制造条件，通过采用渗透汽化法的膜分离法，成功制造出了可将浓度为1%的丁醇水溶液浓缩至82%的、可获得均匀溶液相的高丁醇选择透过性分离膜。
　　如果将膜渗透液的浓度浓缩至80%以上，上层和下层不会分离。只需将浓缩的均匀溶液相脱水即可得到无水丁醇，丁醇的分离提纯系统就变得非常简单。另外，回收由浓度为1%的丁醇水溶液浓缩至82%的丁醇溶液时，即使算上脱水所需的膜分离工艺，生产无水丁醇全过程所需的能量可推算为1kg丁醇需4.3MJ能量。投入能量仅是丁醇自身所具有能量的13%，即可生产丁醇。这比使用硅橡胶分离膜节省了约70%的能量，比使用含有硅沸石粉末的硅橡胶分离膜节省了约50%的能量。因此，利用此次开发的高性能分离膜还有望大幅降低丁醇提纯所需的能量。