211service.com
Nowe oblicze produkcji etanolu celulozowego
Startup z siedzibą w Tel Awiwie w Izraelu o nazwie HCL-Cleantech odkrył na nowo stuletni proces zwany procesem Bergiusa jako znacznie tańszą metodę produkcji etanolu z biomasy. Proces wykorzystuje stężony kwas chlorowodorowy (HCL) do rozkładu biomasy na cukry, ale jest zbyt kosztowny do użytku komercyjnego. Firma twierdzi jednak, że opracowała sposób na recykling 42 procent HCL, pompując go z powrotem do systemu i znacznie obniżając koszty wytwarzania etanolu.
Jedynym naprawdę innowacyjnym aspektem tego, co robimy, jest odzyskiwanie kwasu, który kosztuje 10 procent tego, co kiedyś kosztował, mówi dyrektor generalny Eran Baniel. Ale ta zmiana przyciągnęła zainteresowanie wielu firm w Stanach Zjednoczonych, a ostatnio HCL-Cleantech otrzymał 5,5 miliona dolarów kapitału podwyższonego ryzyka od inwestorów zajmujących się czystą energią Chosla Przedsięwzięcia oraz Burrill i firma zbudować pilotażową fabrykę w Stanach Zjednoczonych.
Aby wyprodukować etanol ze źródeł celulozowych, takich jak zrębki drzewne i słoma kukurydziana, najpierw należy rozłożyć surowiec na trzy części: ligninę, celulozę bogatą w cukier i hemicelulozę. Te dwie ostatnie części muszą być następnie przekształcone w cukry, które następnie mogą być fermentowane do etanolu przez organizmy takie jak drożdże. Konwencjonalna technologia etanolu wykorzystuje roztwory rozcieńczonych kwasów w fazie obróbki wstępnej w celu oddzielenia ligniny od celulozy i hemicelulozy. Drogie enzymy następnie rozkładają celulozę i hemicelulozę na cukry proste.
Jako tańszą alternatywę, HCL-Cleantech wykorzystuje znacznie silniejszy, skoncentrowany roztwór HCL, który łączy dwa pierwsze etapy produkcji etanolu, jednocześnie usuwając źródła celulozy i rozkładając je na cukry fermentujące. Baniel mówi, że hydroliza kwasowa jest w stanie wycisnąć do 97 procent cukrów ze źródeł celulozowych, takich jak drewno. Stosowanie HCL zmniejsza również ilość niepożądanych produktów ubocznych, które zwykle występują w przypadku bardziej rozcieńczonych roztworów kwasu. Co więcej, reakcja stężonego kwasu może zachodzić w niskich temperaturach, co zmniejsza energię potrzebną do uruchomienia systemu.
Jednak recykling HCL okazał się trudnym wyzwaniem. Naukowcy odkryli, że gdy HCL rozkłada źródła celulozy, takie jak drewno, na cukry, tworzy silne wiązania z wodą, które są trudne do zerwania. Branże zajmujące się recyklingiem HCL, takie jak producenci kwasu cytrynowego, stosują drogie metody wysokotemperaturowe i ciśnieniowe do odparowania wody, izolując HCL.
Zamiast tego naukowcy, którzy opracowali technologię dla HCL-Cleantech, opracowali tańszą metodę oddzielania i recyklingu HCL. Opracowali zastrzeżony rozpuszczalnik, który przyciąga kwas solny. Zmieszali ten rozpuszczalnik z roztworem HCL-woda i odkryli, że rozpuszczalnik zerwał wiązanie HCL-woda i wyekstrahował HCL z roztworu wodnego. Naukowcy opracowali następnie metodę, dzięki której rozpuszczalnik uwalnia HCL w postaci gazu, pompując go z powrotem do systemu w celu rozbicia większej ilości celulozy.
Baniel mówi, że celem firmy jest współpraca z zakładami fermentacji, aby zakończyć ostatni etap produkcji etanolu. Kiedy zaczynaliśmy, myśleliśmy, że być może będziemy musieli przejść całą drogę do biopaliw, mówi. Odkryliśmy jednak, że istnieją technologie fermentacji cukrów, które znacznie wyprzedzają wszystko, co posiadamy.
Firma przewiduje, że jej zakład pilotażowy będzie gotowy w drugiej połowie 2010 roku. W międzyczasie Baniel przetestuje wiele etapów swojego procesu w różnych zakładach przemysłowych w Izraelu, aby sprawdzić, czy technologia może działać wydajnie na dużą skalę. .
James McMillan, kierownik badań i rozwoju procesów rafinacji biochemicznej w Krajowe Laboratorium Energii Odnawialnej , w Golden w stanie Kolorado, mówi, że skalowanie technologii w celu zapewnienia jej niezawodnego działania jest kluczem do jej długoterminowego sukcesu. Dowód w budyniu pokazuje, że działa on w trudnych warunkach i może poradzić sobie z problemami, które mają miejsce w prawdziwym świecie, a wszystko to po atrakcyjnych na rynku kosztach, mówi McMillan. To trzeba pokazać. Dodaje, że gdy przyjdzie czas na budowę zakładu, firma może być zmuszona do zainwestowania w drogie materiały zawierające HCL, który jest wyjątkowo żrący i potencjalnie niestabilny, zwłaszcza w fazie gazowej.
Inna firma, która wykorzystuje hydrolizę stężonym kwasem do produkcji etanolu, to: Etanol BlueFire , z siedzibą w Irvine, Kalifornia. Firma używa kwasu siarkowego, który jest nieco tańszy niż HCL, do rozkładania cukrów ze źródeł celulozowych, takich jak odpady komunalne i pozostałości drewna. John Cuzens, dyrektor ds. technologii w BlueFire Ethanol, mówi, że recykling HCL w postaci gazowej może pomóc w zwiększeniu wydajności cukru. Ostrzega jednak, że HCL-Cleantech będzie musiał uwzględnić zwiększone ryzyko związane z potencjalną emisją gazu chlorowodorowego.
W ich procesie może nastąpić ucieczka chloru gazowego, który spowoduje korozję wszystkiego na zewnątrz i wewnątrz reaktora, mówi Cuzens. Tak więc chodniki ze stali węglowej – praktycznie wszystko w zakładzie, na co muszą uważać.