211service.com
Baanbrekend op cellulose-ethanol
Range Fuels, een startup gevestigd in Broomfield, CO, heeft baanbrekend werk verricht op wat de eerste fabriek zou kunnen zijn die op commerciële schaal hoeveelheden ethanol maakt uit cellulosebiomassa. Maar het nieuws is niet per se een signaal dat ethanol uit houtsnippers en gras klaar is om te concurreren met ethanol uit maïskorrels. Commercieel levensvatbare cellulose-ethanol kan nog vele jaren duren.
Brandstofchips: Range Fuels, gevestigd in Broomfield, CO, heeft een methode ontwikkeld om houtsnippers om te zetten in ethanol.
De Range Fuels-fabriek, die in het zuidoosten van Georgië zal worden gevestigd, zou al volgend jaar ethanol kunnen produceren. Het wordt gefinancierd door het Amerikaanse ministerie van Energie (DOE) als onderdeel van de inspanningen van het bureau om het gebruik van biobrandstoffen te vergroten. De DOE verstrekt in totaal $ 76 miljoen aan het bedrijf voor de bouw van zijn nieuwe fabriek. In eerste instantie zal het 20 miljoen gallons produceren, wat uiteindelijk zal toenemen tot 100 miljoen.
Bijna alle van de meer dan vijf miljard gallons ethanol die in de Verenigde Staten wordt geproduceerd, is gemaakt van maïszetmeel. Maar ethanol uit cellulosebronnen is een aantrekkelijk alternatief omdat er mogelijk minder energie uit fossiele brandstoffen nodig is om te produceren, en de voorraden biomassa zijn enorm. Inderdaad, als biobrandstoffen ooit meer dan ongeveer 10 procent van de benzine in de Verenigde Staten zullen verdringen, zal cellulose-ethanol essentieel zijn. Maar het maken van ethanol uit cellulosebiomassa is veel moeilijker dan het maken van maïszetmeel. En het proces om biomassa om te zetten in biobrandstoffen is economisch niet haalbaar.
Mitch Mandich, CEO van Range Fuels, zegt echter dat het bedrijf ethanol kan produceren tegen prijzen die concurrerend zijn met op maïs gebaseerde ethanol, zelfs als rekening wordt gehouden met de hoge kapitaalkosten die gepaard gaan met het bouwen van een cellulose-biobrandstoffabriek. Range Fuels heeft een thermochemisch proces in twee stappen ontwikkeld om houtsnippers en andere soorten biomassa om te zetten in een combinatie van alcoholen, waaronder ethanol, methanol, propanol en butanol. In de eerste stap, vergassing genaamd, zetten warmte, druk en stoom biomassa om in een mengsel van voornamelijk waterstof en koolmonoxide. Dit gasmengsel, syngas genaamd, wordt vervolgens blootgesteld aan katalysatoren die het omzetten in alcoholen. Het proces is vergelijkbaar met het Fischer-Tropsch-proces dat al tientallen jaren wordt gebruikt om steenkool om te zetten in vloeibare brandstoffen.
Mandich zegt dat een combinatie van een nieuwe, gepatenteerde katalysator en verbeteringen in het ontwerp en de engineering van de fabriek het proces economisch kan maken. Het bedrijf plaatst de fabriek ook dicht bij de aanvoer van houtsnippers, waardoor de transportkosten die gepaard gaan met omvangrijke biomassa tot een minimum worden beperkt. Daarnaast is het bedrijf van plan om de ethanol te mengen met benzine en deze lokaal aan chauffeurs te verkopen, waardoor de verzendkosten van de biobrandstof worden verlaagd.
Maar aangezien het bedrijf sterk afhankelijk is van financiering van de federale overheid om de eerste fabriek te bouwen, is het moeilijk in te schatten of het proces daadwerkelijk commercieel levensvatbaar is. Eerder dit jaar kondigde de DOE financiering aan voor zes cellulose-ethanolfabrieken. De eerste tranche van de prijs van Range Fuels zal $ 50 miljoen bedragen om een fabriek van 20 miljoen gallon per jaar te bouwen. Mandich weigert schattingen te geven van de totale kosten van de fabriek. Maar de typische kosten van maïs-ethanolfabrieken zijn ongeveer $ 2 per gallon capaciteit, of $ 40 miljoen voor een fabriek van 20 miljoen gallon. Zelfs als de kosten van de fabriek van Range Fuels twee keer zo hoog zijn als die van een conventionele fabriek, of $ 80 miljoen, levert de DOE het leeuwendeel van de investeringsgelden die volgens Mandich erg belangrijk zijn voor het succes van Range Fuels. Een dergelijke grote afhankelijkheid van overheidsfinanciering, in plaats van van particuliere investeerders, zou erop kunnen wijzen dat commercieel levensvatbare cellulose-ethanol nog ver weg is.
Bovendien zijn er veel onbekenden over hoe goed het thermochemische proces zal werken als het gaat om het maken van hoeveelheden op commerciële schaal. Eerdere pogingen van wetenschappers van het National Renewable Energy Laboratory (NREL) om thermochemische technieken op te schalen, toonden aan dat kleinere systemen die goed werken, problemen ondervinden wanneer verwerkingskamers groter zijn. Ook hebben fabrieken die bij hoge temperaturen en drukken werken de neiging om snel te verslechteren, wat de kosten verhoogt. De laatste zorg is nu misschien minder een probleem, zegt: Steve duits , senior onderzoeker bij NREL, vanwege de veerkrachtigere materialen.
Thermochemische benaderingen voor het maken van biobrandstoffen, zoals de benadering van Range Fuels, hebben ook te maken met concurrentie van nieuwe biologische methoden die enzymen en organismen gebruiken om cellulose af te breken en ethanol te produceren. In september kondigde Mascoma, gevestigd in Cambridge, MA, inderdaad aan dat het een cellulosefabriek zou bouwen in Monroe County, TN, die ethanol zal maken uit switchgrass. Op dit moment is het nog steeds niet duidelijk welke aanpak het beste werkt, omdat er geen fabriek op commerciële schaal in bedrijf is. Tijdens de financiering van de DOE eerder dit jaar ondersteunde het bureau zowel thermochemische als biologische benaderingen.
Uiteindelijk is het nog te vroeg om te voorspellen hoe succesvol vroege pogingen zoals Range Fuels zullen zijn. Het is moeilijk om geld te verdienen met de eerste van alles, zegt Lanny Schmidt , een professor in chemische technologie en materiaalkunde aan de Universiteit van Minnesota, die ook thermochemische methoden ontwikkelt om biobrandstof te maken. Als de eerste fabriek echter zo goed werkt als Mandich hoopt, kan de productie van cellulosebrandstof snel versnellen.
Wie weet hoe de economie zal uitpakken? zegt Schmidt. Je moet het bouwen en kijken wat er gebeurt. Het is een verstandige zet van DOE om verschillende technologieën uit te proberen, omdat niemand op dit moment weet wie de winnaar zal zijn.