211service.com
Wzmacnianie biopaliw celulozowych
Departament Energii Krajowe Laboratoria Energii Odnawialnej (NREL) ma rozpocząć prace nad testowaniem katalizatora opracowanego przez Dow Chemical, gigant przemysłowy z siedzibą w Midland w stanie Michigan, aby sprawdzić, czy można go wykorzystać do znacznego zwiększenia produkcji etanolu z biomasy.
Pakt biopaliwowy: NREL i Dow Chemical współpracują nad udoskonaleniem procesów termochemicznych w celu wytwarzania biopaliwa etanolowego z biomasy celulozowej, takiej jak odpady drzewne. Grupy mają nadzieję na wykorzystanie katalizatora Dow do poprawy konwersji gazu syntezowego w etanol.
Partnerzy będą próbować sposobów wytwarzania biopaliwa etanolowego z biomasy celulozowej, takiej jak odpady z kukurydzy lub drewna, przy użyciu procesów termochemicznych. W szczególności NREL zamierza wykorzystać katalizator Dow do konwersji gazu syntezowego – mieszanki wodoru i dwutlenku węgla powstałej w wyniku zgazowania biomasy – w mieszaninę alkoholi, w tym etanolu. Wspólna umowa wzywa partnerów do zademonstrowania procesu w skali pilotażowej i oceny wykonalności zintegrowanego obiektu na skalę komercyjną.
Istnieje nadzieja, że katalizator na bazie siarczanu molibdenu opracowany przez firmę Dow w latach 80. usprawni proces konwersji gazu syntezowego. Jeśli się powiedzie, proces katalityczny może teoretycznie osiągnąć wydajność 130 galonów alkoholu na tonę biomasy, co stanowi znaczną poprawę w stosunku do wydajności 60 do 80 galonów wytwarzanych przez istniejące biochemiczne instalacje fermentacyjne, mówi Mark Jones, naukowiec zajmujący się opracowywaniem strategii technologicznej. z Dowem.
NREL opracowuje już reakcje termochemiczne, takie jak zgazowanie, w celu wytworzenia etanolu z biomasy. W porównaniu z biochemicznymi instalacjami do fermentacji etanolu, produkcja termochemiczna jest znacznie szybsza, mówi Stephen Gorin, starszy naukowiec z NREL w Golden, CO. Przepustowość jest bardzo wysoka, mówi. Od przodu do tyłu, mówisz o zamówieniach sekund, w przeciwieństwie do pięciu do sześciu dni przy produkcji biochemicznej.
Wysokie temperatury stosowane w procesie zgazowania mogą rozłożyć niemal każdą formę biomasy i łatwo poradzić sobie z wysoką zawartością ligniny, która może stanowić aż 25 procent wielu form biomasy. Oznacza to, że można stosować surowce niejadalne, takie jak odpady drzewne oraz łodygi i liście z upraw.
Ale jeden problem z produkcją termochemiczną dotyczy końcowych etapów syntezy, w których katalizatory są wykorzystywane do przekształcania gazu syntezowego w mieszaną mieszankę alkoholi zawierających etanol. NREL chce uczynić proces bardziej selektywnym dla syntezy etanolu i zwiększyć uzyski.
Zdaniem Gorina ma sens, aby NREL połączył siły z Dow, ponieważ firma chemiczna ma wieloletnie doświadczenie w produkcji katalizatora, a także doświadczenie w zwiększaniu skali procesów przemysłowych do rozmiarów niezbędnych do produkcji komercyjnej.
Dow pracuje nad swoim katalizatorem od dłuższego czasu, mówi Paul Dauenhauer, inżynier chemik w Uniwersytet w Minnesocie , w Minneapolis. Przy termochemicznym podejściu do wytwarzania biopaliw, katalityczny etap przekształcania gazu syntezowego w alkohole jest czynnikiem ograniczającym pod względem kosztów i projektu, mówi. Drugim czynnikiem ograniczającym jest skalowanie. Nie jest to proste, biorąc zakład pilotażowy i próbując uzyskać takie same wyniki na skalę przemysłową, mówi Dauenhauer.
Dow jest przekonany, że katalizator osiągnie plony, których potrzebuje NREL, ale wyzwaniem jest zwiększenie produkcji, mówi Jones. Jak mówi, istnieje wiele rodzajów zmiennych, które mogą się zmienić, gdy rozmiar linii produkcyjnej zostanie zwiększony, na przykład szybkość ogrzewania, konstrukcja sprzętu i sposób postępowania z zanieczyszczeniami. Dow już rozszerzył całkowitą produkcję katalizatora na bazie siarczanu molibdenu, mówi Jones. A Dow zademonstrował produkcję etanolu przy użyciu jednej tony biomasy.
W zamian za swój wkład Dow otrzymuje doświadczenie NREL w zakresie zgazowania na dużą skalę. Zainteresowanie Dow produkcją etanolu nie polega na opracowywaniu paliw transportowych, ale raczej na zmniejszeniu własnej zależności od ropy, mówi Jones. Przemysł petrochemiczny odpowiada tylko za około 1 procent całkowitego zużycia ropy, ale mimo to potrzebuje go jako surowca do produkcji szerokiej gamy materiałów. Naszym celem jest próba poprawy naszej pozycji surowcowej, mówi Jones.
W szczególności etanol jest bardzo dobrym prekursorem do przechodzenia do etylenu, mówi. Etylen jest podstawowym budulcem wielu chemikaliów i tworzyw sztucznych. Koszty surowców i energii stanowią obecnie prawie połowę całkowitych kosztów produkcji i eksploatacji Dow. W 2007 roku firma Dow wydała 24 miliardy dolarów na zakup surowców i energii.
Celem partnerstwa jest rozpoczęcie testów i prób poprawy wydajności katalizatora już w październiku, mówi Gorin. Jednak dokładne szczegóły trzyletniego partnerstwa nie zostały jeszcze dopracowane, a cele wydajności katalizatora pozostają zastrzeżone.