211service.com
De productie van cellulose-ethanol opnieuw uitvinden
Een startup gevestigd in Tel Aviv, Israël, genaamd HCL-Cleantech heeft een eeuwenoud proces, het Bergius-proces, opnieuw uitgevonden als een veel goedkopere methode om ethanol uit biomassa te produceren. Het proces maakt gebruik van geconcentreerd zoutzuur (HCL) om biomassa af te breken tot suikers, maar was te duur voor commercieel gebruik. Het bedrijf zegt echter dat het een manier heeft ontwikkeld om 42 procent van de HCL te recyclen, het terug in het systeem te pompen en de kosten voor het maken van ethanol aanzienlijk te verlagen.
Het enige echt innovatieve aspect van wat we doen, is het terugwinnen van het zuur, dat 10 procent kost van wat het vroeger kostte, zegt CEO Eran Baniel. Maar die aanpassing trok de belangstelling van een aantal bedrijven in de Verenigde Staten, en onlangs ontving HCL-Cleantech $ 5,5 miljoen aan risicokapitaal van investeerders in schone energie Khosla Ventures en Burrill en Bedrijf om een proeffabriek te bouwen in de Verenigde Staten.
Om ethanol te produceren uit cellulosebronnen zoals houtsnippers en maïsstoof, moet de grondstof eerst in drie delen worden gestript: lignine, suikerrijke cellulose en hemicellulose. Deze laatste twee delen moeten vervolgens worden omgezet in suikers, die vervolgens door organismen zoals gist kunnen worden gefermenteerd tot ethanol. Conventionele ethanoltechnologie gebruikt verdunde zuuroplossingen in een voorbehandelingsfase om lignine te scheiden van cellulose en hemicellulose. Dure enzymen breken vervolgens cellulose en hemicellulose af tot eenvoudige suikers.
Als goedkoper alternatief gebruikt HCL-Cleantech een veel sterkere, geconcentreerde HCL-oplossing die de eerste twee fasen van de ethanolproductie combineert, waarbij tegelijkertijd cellulosebronnen worden verwijderd en afgebroken tot vergistbare suikers. Baniel zegt dat de zure hydrolyse tot 97 procent van de suikers uit cellulosebronnen zoals hout kan persen. Het gebruik van HCL vermindert ook de hoeveelheid ongewenste bijproducten die normaal voorkomen bij meer verdunde zuuroplossingen. Bovendien kan de geconcentreerde zuurreactie plaatsvinden bij lage temperaturen, waardoor er minder energie nodig is om het systeem te laten werken.
Het recyclen van HCL is echter een lastige uitdaging gebleken. Onderzoekers hebben ontdekt dat, aangezien HCL cellulosebronnen zoals hout afbreekt in suikers, het sterke bindingen vormt met water die moeilijk te verbreken zijn. Industrieën die HCL recyclen, zoals citroenzuurfabrikanten, gebruiken dure hoge-temperatuur- en -drukmethoden om water te verdampen, waardoor HCL wordt geïsoleerd.
In plaats daarvan bedachten de wetenschappers die de technologie voor HCL-Cleantech ontwikkelden een goedkopere manier om HCL te scheiden en te recyclen. Ze bedachten een gepatenteerd oplosmiddel dat zoutzuur aantrekt. Ze mengden dit oplosmiddel met de HCL-wateroplossing en ontdekten dat het oplosmiddel de HCL-waterbinding verbrak en HCL uit de wateroplossing extraheerde. De wetenschappers ontwikkelden vervolgens een methode om het oplosmiddel HCL als een gas te laten afgeven en het terug in het systeem te pompen om meer cellulose af te breken.
Baniel zegt dat het doel van het bedrijf is om samen te werken met fermentatie-installaties om de laatste fase van de ethanolproductie te voltooien. Toen we begonnen, dachten we dat we misschien helemaal naar biobrandstof moesten gaan, zegt hij. We ontdekten echter dat er technologieën zijn voor het fermenteren van suikers die ver vooruit zijn op alles wat we bezitten.
Het bedrijf verwacht dat zijn proeffabriek eind 2010 klaar zal zijn. In de tussentijd zegt Baniel dat het bedrijf meerdere stappen van zijn proces zal testen in verschillende industriële fabrieken in Israël om te zien of de technologie efficiënt kan werken op grote schaal. .
James McMillan, manager van onderzoek en ontwikkeling op het gebied van biochemische raffinageprocessen bij de Nationaal laboratorium voor hernieuwbare energie , in Golden, CO, zegt dat het opschalen van de technologie om robuust te werken de sleutel is tot het succes op de lange termijn. Het bewijs in de pudding laat zien dat het presteert onder robuuste omstandigheden en kan omgaan met verstoringen die zich in de echte wereld voordoen, en dat alles tegen een prijs die aantrekkelijk is op de markt, zegt McMillan. Dat is wat getoond moet worden. Hij voegt eraan toe dat als het tijd is om een fabriek te bouwen, het bedrijf mogelijk moet investeren in dure materialen om HCL te bevatten, dat extreem corrosief en potentieel vluchtig is, vooral in de gasfase.
Een ander bedrijf dat geconcentreerde zure hydrolyse gebruikt om ethanol te produceren, is: BlueFire-ethanol , gevestigd in Irvine, CA. Het bedrijf gebruikt zwavelzuur, dat iets goedkoper is dan HCL, om suikers af te breken uit cellulosebronnen zoals vast gemeentelijk afval en houtresten. John Cuzens, chief technology officer bij BlueFire Ethanol, zegt dat het recyclen van HCL in gasvorm de suikeropbrengst kan helpen verbeteren. Hij waarschuwt echter dat HCL-Cleantech rekening zal moeten houden met het verhoogde risico dat gepaard gaat met mogelijke uitstoot van zoutzuur.
Bij hun proces kan chloorgas ontsnappen, en het chloorgas zal alles binnen en buiten de reactor aantasten, zegt Cuzens. Dus de koolstofstalen loopbruggen - vrijwel alles in de fabriek waar ze op moeten letten.