211service.com
Více energeticky účinný etanol
Výroba kukuřičného etanolu je energeticky náročný proces, který vyžaduje fosilní paliva pro pěstování a sklizeň kukuřice a pro pohon výrobního závodu. Aby byl proces energeticky efektivnější, navrhují vědci z Washingtonské univerzity vypůjčit si proces používaný v pivovarech a zařízeních na čištění odpadních vod: bezkyslíkové kádě s bakteriemi, které se přirozeně živí organickým odpadem produkovaným z fermentačního procesu.
Jak bakterie rozkládají odpad, uvolňuje metan, který může být veden zpět systémem, aby pomohl pohánět elektrárnu. Proces vyžaduje ke svému běhu jen málo další energie a může dále snížit náklady na energii výrobou vlastní energie. Largus Angenent, profesor chemického inženýrství, a jeho tým z Washingtonské univerzity testovali anaerobní digesci na odpadech z etanolových závodů a zjistili, že tento proces by mohl snížit spotřebu zemního plynu v etanolovém zařízení o 50 procent. Tým zveřejnil výsledky v nedávném vydání časopisu Environmentální věda a technologie .
Angenent říká, že proces bude sloužit jako krátkodobé řešení, dokud nebude komerčně životaschopné účinnější biopalivo, jako je celulózový etanol. Spíše než doufat v novou technologii, která se uskuteční za 10 nebo 20 let, potřebujeme technologii, kterou můžeme implementovat hned, říká Angenent , který se nedávno stal odborným asistentem biologického a environmentálního inženýrství na Cornell University. Jedná se o dočasný proces a je mimo provoz.
Téměř všechna etanolová biopaliva ve Spojených státech se vyrábí z kukuřice. Při výrobě etanolu se obvykle získá organický odpad, který se poté konsoliduje na dvě části: suchou hmotu podobnou koláči a sirupovitý roztok, nazývaný tenké výpalky, který je navrstven navrchu. Směs se používá jako krmivo pro zvířata. Angenent říká, že velká část tohoto krmiva, zejména řídké výpalky, které jsou nabité solemi, poskytují nízkou nutriční hodnotu, ale mohou mít vysoký energetický potenciál pro pohon rostliny, když se rozloží anaerobní digescí.
Aby vědci tuto teorii ověřili, kultivovali termofilní bakterie z čistírny odpadních vod ve dvou malých pětilitrových anaerobních digestořích. Angenent a jeho kolegové poté začali pomalu přidávat vzorky odpadu do fermentorů, které byly udržovány při 55 ° C, aby se maximalizovala aktivita bakterií. Jak fermentory běžely, tým měřil množství uvolněného metanu.
Počáteční testy však zjistily, že proces produkoval velmi málo metanu. Angenent odhadoval, že v systému možná chybí základní složka, ale nebyl si jistý, co by to mohlo být. Tým se tedy ponořil do vědecké literatury a zjistil, že bakterie produkující metan vyžadují určité stopové prvky k nastartování procesu – zejména kobalt.
Když Angenent přidal do směsi kobalt, vzpomíná, bylo to neuvěřitelné. Přes noc byl proces obnoven. V laboratorních testech průměrný výkon poskytl čtvrt litru metanu na gram odpadu přiváděného do fermentoru. Angenent počítá, že toto číslo, zvětšené na míru průmyslové výroby, by snížilo množství zemního plynu potřebného k pohonu etanolové továrny o 50 procent.
V studie z roku 2006 Výzkumníci z University of Minnesota vypočítali celkové množství energie použité při výrobě etanolu, od toho, kolik stojí stavba a provoz traktorů, až po to, kolik stojí pohon elektrárny na biopaliva. Zjistili, že etanol poskytuje o 26 procent více energie, než se spotřebuje k jeho výrobě.
Když Angenent zapojil výsledky svého procesu do modelu z Minnesoty, zjistil, že energetický výdej se zvýšil až o 70 procent, což znamená, že anaerobní trávení výrazně zvyšuje energetickou hodnotu etanolového biopaliva. Angenent říká, že procento se může mírně změnit v reálném scénáři, pokud se etanolové závody rozhodnou instalovat anaerobní digestory.
Pokud dáte do digestoře, máte spoustu kapaliny, kterou je třeba recyklovat zpět do systému, a to by způsobilo změny v celé rostlině, říká Angenent. Takže někdo bude muset udělat studii, aby zjistil, jaká je ta čistá energetická bilance ve skutečnosti.
Douglas Tiffany , výzkumný pracovník na University of Minnesota a spoluautor studie z roku 2006, říká, že provozování anaerobních fermentorů v etanolových závodech může být problém, protože vyžaduje odborné znalosti, aby se udržela stabilní bakteriální komunita při vysokých teplotách a zabránilo se zhroucení systému. Pokud se však tyto problémy vyřeší, říká Tiffany, proces může zlepšit energetický a environmentální potenciál etanolu.
Tyto stávající závody na výrobu kukuřičného etanolu můžeme dramaticky vylepšit a snížit skleníkové plyny mnohem více než dnes, říká Tiffany. Tento proces je atraktivní, protože je to nízkoenergetický přístup s nízkým kapitálem. Některým [výrobcům etanolu] bude trvat, než vystrčí krk, aby to zkusili, ale jakmile se to stane v řadě závodů, mělo by to fungovat docela dobře.