211service.com
Znovuobjevení výroby celulózového ethanolu
Ozval se startup sídlící v izraelském Tel Avivu HCL-Cleantech znovu vynalezl stoletý proces zvaný Bergiusův proces jako mnohem levnější metodu výroby etanolu z biomasy. Proces využívá koncentrovanou kyselinu chlorovodíkovou (HCL) k rozkladu biomasy na cukry, ale pro komerční použití byl příliš drahý. Společnost však říká, že vyvinula způsob, jak recyklovat 42 procent HCL, přečerpat ji zpět do systému a výrazně snížit náklady na výrobu etanolu.
Jediný skutečně inovativní aspekt toho, co děláme, je regenerace kyseliny, která stojí 10 procent toho, co stálo dříve, říká generální ředitel Eran Baniel. Tato úprava však přilákala zájem řady společností ve Spojených státech a nedávno společnost HCL-Cleantech získala 5,5 milionu dolarů rizikového kapitálu od investorů do čisté energie. Khosla Ventures a Burrill and Company postavit pilotní závod ve Spojených státech.
K výrobě etanolu z celulózových zdrojů, jako jsou dřevěné štěpky a kukuřičné stonky, musí být surovina nejprve zbavena tří částí: lignin, celulóza bohatá na cukr a hemicelulóza. Tyto poslední dvě části se pak musí přeměnit na cukry, které pak mohou organismy, jako jsou kvasinky, fermentovat na etanol. Konvenční ethanolová technologie využívá zředěné kyselé roztoky ve fázi předběžné úpravy k oddělení ligninu od celulózy a hemicelulózy. Drahé enzymy pak rozkládají celulózu a hemicelulózu na jednoduché cukry.
Jako levnější alternativu používá HCL-Cleantech mnohem silnější, koncentrovaný roztok HCL, který kombinuje první dvě fáze výroby etanolu a současně odstraňuje celulózové zdroje a rozkládá je na fermentovatelné cukry. Baniel říká, že kyselá hydrolýza je schopna vytlačit až 97 procent cukrů z celulózových zdrojů, jako je dřevo. Použití HCL také snižuje množství nežádoucích vedlejších produktů, které se běžně vyskytují u zředěnějších kyselých roztoků. A co víc, reakce koncentrované kyseliny může nastat při nízkých teplotách, což snižuje energii potřebnou k provozu systému.
Recyklace HCL se však ukázala jako záludná výzva. Vědci zjistili, že když HCL rozkládá celulózové zdroje, jako je dřevo, na cukry, vytváří silné vazby s vodou, které je obtížné rozbít. Průmyslová odvětví, která recyklují HCL, jako jsou výrobci kyseliny citrónové, používají drahé vysokoteplotní a tlakové metody k odpařování vody, čímž se HCL izoluje.
Místo toho vědci, kteří vyvinuli technologii pro HCL-Cleantech, přišli s levnější cestou separace a recyklace HCL. Vymysleli patentované rozpouštědlo, které přitahuje kyselinu chlorovodíkovou. Smíchali toto rozpouštědlo s roztokem HCL-voda a zjistili, že rozpouštědlo narušilo vazbu HCL-voda a extrahovalo HCL z vodného roztoku. Vědci poté vyvinuli metodu, jak přimět rozpouštědlo, aby uvolnilo HCL jako plyn, pumpovalo ho zpět do systému, aby rozložilo více celulózy.
Baniel říká, že cílem společnosti je spojit se s fermentačními závody a dokončit poslední fázi výroby etanolu. Když jsme začínali, mysleli jsme si, že možná budeme muset jít až k biopalivu, říká. Zjistili jsme však, že existují technologie pro fermentaci cukrů, které jsou daleko před vším, co máme.
Společnost očekává, že její pilotní závod bude připraven ke konci roku 2010. Baniel mezitím říká, že společnost otestuje několik kroků svého procesu v různých průmyslových závodech v Izraeli, aby zjistila, zda může tato technologie fungovat efektivně ve velkém měřítku. .
James McMillan, manažer výzkumu a vývoje biochemického procesu rafinace ve společnosti Národní laboratoř pro obnovitelné zdroje energie , v Golden, CO, říká, že rozšíření technologie tak, aby fungovala robustně, je klíčem k jejímu dlouhodobému úspěchu. Důkaz v pudinku ukazuje, že funguje v náročných podmínkách a dokáže zvládnout rozrušení, ke kterým dochází v reálném světě, a to vše za cenu, která je na trhu atraktivní, říká McMillan. To je to, co se musí ukázat. Dodává, že když přijde čas na stavbu závodu, společnost možná bude muset investovat do drahých materiálů obsahujících HCL, která je extrémně korozivní a potenciálně těkavá, zejména v plynné fázi.
Další společností, která k výrobě ethanolu používá koncentrovanou kyselou hydrolýzu, je BlueFire Ethanol , se sídlem v Irvine, CA. Společnost používá kyselinu sírovou, která je o něco levnější než HCL, k rozkladu cukrů z celulózových zdrojů, jako je pevný komunální odpad a dřevěné zbytky. John Cuzens, technologický ředitel společnosti BlueFire Ethanol, říká, že recyklace HCL v plynné formě může pomoci zlepšit výtěžnost cukru. Varuje však, že HCL-Cleantech bude muset počítat se zvýšeným rizikem spojeným s potenciálními emisemi chlorovodíkového plynu.
Z jejich procesu může unikat plynný chlor a plynný chlor bude korodovat vše vně i uvnitř reaktoru, říká Cuzens. Takže chodníky z uhlíkové oceli – prakticky vše v továrně, na co si musí dávat pozor.