211service.com
Przełom w dziedzinie etanolu celulozowego
Range Fuels, start-up z siedzibą w Broomfield, CO, dokonał przełomu w tym, co może być pierwszą fabryką produkującą na skalę komercyjną ilości etanolu z biomasy celulozowej. Ale wiadomości niekoniecznie są sygnałem, że etanol z wiórów drzewnych i trawy jest gotowy do konkurowania z etanolem z ziarna kukurydzy. Komercyjnie opłacalny etanol celulozowy może być jeszcze oddalony o wiele lat.
Chipy paliwowe: Firma Range Fuels z siedzibą w Broomfield w stanie Kolorado opracowała metodę przetwarzania zrębków drzewnych w etanol.
Zakład Range Fuels, zlokalizowany w południowo-wschodniej Gruzji, może produkować etanol już w przyszłym roku. Jest finansowany przez Departament Energii Stanów Zjednoczonych (DOE) w ramach wysiłków agencji na rzecz zwiększenia wykorzystania biopaliw. DOE zapewnia firmie łącznie 76 milionów dolarów na budowę nowej fabryki. Początkowo wyprodukuje 20 milionów galonów, ostatecznie zwiększając tę ilość do 100 milionów.
Prawie cały z ponad pięciu miliardów galonów etanolu wyprodukowanego w Stanach Zjednoczonych został wyprodukowany ze skrobi kukurydzianej. Jednak etanol ze źródeł celulozowych jest atrakcyjną alternatywą, ponieważ jego produkcja może potencjalnie wymagać mniejszej ilości energii z paliw kopalnych, a jego zasoby biomasy są ogromne. Rzeczywiście, jeśli biopaliwa mają kiedykolwiek wyprzeć więcej niż około 10 procent benzyny w Stanach Zjednoczonych, niezbędny będzie etanol celulozowy. Jednak wytwarzanie etanolu z biomasy celulozowej jest znacznie trudniejsze niż wytwarzanie go ze skrobi kukurydzianej. A proces przekształcania biomasy w biopaliwa nie był ekonomicznie opłacalny.
Jednak dyrektor generalny Range Fuels, Mitch Mandich, mówi, że firma może produkować etanol po cenach konkurencyjnych do etanolu z kukurydzy – nawet biorąc pod uwagę wysokie koszty kapitałowe związane z budową fabryki biopaliw celulozowych. Firma Range Fuels opracowała dwuetapowy proces termochemiczny przetwarzania zrębków drzewnych i innych rodzajów biomasy w kombinację alkoholi, w tym etanol, metanol, propanol i butanol. W pierwszym etapie, zwanym zgazowaniem, ciepło, ciśnienie i para wodna przekształcają biomasę w mieszaninę głównie wodoru i tlenku węgla. Ta mieszanina gazów, zwana gazem syntezowym, jest następnie wystawiana na działanie katalizatorów, które przekształcają ją w alkohole. Proces ten jest podobny do procesu Fischera-Tropscha, stosowanego od dziesięcioleci do przekształcania węgla w paliwa płynne.
Mandich twierdzi, że połączenie nowego, zastrzeżonego katalizatora oraz ulepszeń w konstrukcji i inżynierii zakładu może sprawić, że proces będzie ekonomiczny. Ponadto firma lokuje zakład w pobliżu dostaw zrębki, minimalizując koszty transportu związane z biomasą wielkogabarytową. Ponadto firma planuje mieszać etanol z benzyną i sprzedawać go lokalnie kierowcom, zmniejszając koszty transportu biopaliwa.
Ale ponieważ firma jest w dużym stopniu uzależniona od finansowania od rządu federalnego na budowę pierwszego zakładu, trudno jest ocenić, czy jej proces jest faktycznie opłacalny. Na początku tego roku DOE ogłosiło finansowanie sześciu zakładów produkujących etanol celulozowy. Pierwsza rata nagrody Range Fuels wyniesie 50 milionów dolarów na budowę zakładu o wydajności 20 milionów galonów rocznie. Mandich odmawia podania szacunków dotyczących całkowitego kosztu zakładu. Ale typowy koszt produkcji etanolu z kukurydzy wynosi około 2 dolary za galon mocy lub 40 milionów dolarów za zakład o pojemności 20 milionów galonów. Nawet jeśli koszt zakładu Range Fuels jest dwa razy wyższy niż koszt konwencjonalnej instalacji, czyli 80 milionów dolarów, DOE zapewnia lwią część inwestycji – pieniędzy, które według Mandicha są bardzo ważne dla sukcesu Range Fuels. Tak duża zależność od finansowania rządowego, a nie od prywatnych inwestorów, może sugerować, że komercyjnie opłacalny etanol celulozowy pozostaje dobrą drogą.
Co więcej, istnieje wiele niewiadomych dotyczących tego, jak dobrze będzie działał proces termochemiczny, jeśli chodzi o wytwarzanie ilości na skalę komercyjną. Wcześniejsze próby naukowców z Narodowego Laboratorium Energii Odnawialnej (NREL) mające na celu zwiększenie skali technik termochemicznych wykazały, że mniejsze systemy, które dobrze działają, napotykają problemy, gdy komory przetwarzania są większe. Ponadto instalacje działające w wysokich temperaturach i ciśnieniach mają tendencję do szybkiego niszczenia, co zwiększa koszty. Ta ostatnia obawa może być teraz mniejszym problemem, mówi jednak Steve Deutch , starszy naukowiec w NREL, ze względu na bardziej odporne materiały.
Podejścia termochemiczne do wytwarzania biopaliw, takie jak podejście Range Fuels, również napotykają konkurencję ze strony nowych metod biologicznych, które wykorzystują enzymy i organizmy do rozkładania celulozy i produkcji etanolu. Rzeczywiście, we wrześniu firma Mascoma z siedzibą w Cambridge w stanie Massachusetts ogłosiła, że zbuduje fabrykę celulozy w hrabstwie Monroe w stanie Tennessee, która będzie wytwarzać etanol z prosa rózgowego. W tym momencie nadal nie jest jasne, które podejście będzie najlepsze, ponieważ nie działa żadna komercyjna elektrownia żadnego typu. Podczas finansowania DOE na początku tego roku agencja wspierała zarówno podejścia termochemiczne, jak i biologiczne.
Ostatecznie jest jeszcze za wcześnie, aby przewidzieć, jak udane będą wczesne próby, takie jak Range Fuels. Trudno zarobić na pierwszym z czegokolwiek, mówi Lanny Schmidt , profesor inżynierii chemicznej i materiałoznawstwa na University of Minnesota, który opracowuje również termochemiczne metody wytwarzania biopaliw. Gdyby jednak pierwsza fabryka działała zgodnie z nadziejami Mandicha, produkcja paliwa celulozowego mogłaby szybko przyspieszyć.
Kto wie, jak wyjdzie ekonomia? mówi Schmidt. Musisz to zbudować i zobaczyć, co się stanie. Wypróbowanie różnych technologii to mądry ruch ze strony DOE, ponieważ w tym momencie nikt nie wie, kto będzie zwycięzcą.