211service.com
Goedkope ethanol van banden en afval
Gisteren bij de Noord-Amerikaanse internationale autoshow in Detroit, Algemene motoren kondigde een samenwerking aan met costa uit Warrenville, IL, een nieuw bedrijf dat beweert ethanol te kunnen maken uit houtsnippers, gras en afval – inclusief oude banden – voor een dollar per gallon. Dat is aanzienlijk minder dan het kost om de biobrandstof te maken van maïsgraan, de bron van bijna alle ethanol die in de Verenigde Staten wordt gemaakt.
Brandstof vezels: Een bundel holle vezels vormt het hart van een nieuw proces om ethanol te maken uit andere bronnen dan maïs. Organische materialen worden verhit tot een mengsel van waterstof, kooldioxide en koolmonoxide. Wanneer de afgebeelde bioreactor in bedrijf is, stromen de gassen door het midden van de vezels en voeden ze bacteriën die aan de buitenkant groeien. De bacteriën zetten de gassen om in ethanol.
Leidinggevenden van Coskata, die tot de aankondiging het bestaan en de technologie van het bedrijf geheim hadden gehouden, zeggen dat ze een hybride aanpak hebben ontwikkeld waarbij zowel thermochemische als biologische processen voor het maken van ethanol betrokken zijn. Tot nu toe hebben de meeste onderzoekers zich gericht op het ontwikkelen van thermochemische of biologische methoden. Coskata zegt dat de technologie niet alleen goedkoper is dan andere ethanolproductieprocessen die in ontwikkeling zijn, maar ook minder energie en water verbruikt.
GM zal Coskata financiële, technische en marketingondersteuning geven om het proces te helpen opschalen, wat tot nu toe alleen op laboratoriumschaal is aangetoond. Coskata voltooit een ethanolproductiefaciliteit op proefschaal en zal later dit jaar locaties aankondigen voor een faciliteit van 40.000 gallon per jaar en een fabriek op commerciële schaal van 100 miljoen gallon per jaar.
Coskata sluit zich aan bij een aantal andere bedrijven die op zoek zijn naar manieren om biobrandstoffen uit alternatieve bronnen te maken. Een nieuw federaal mandaat, eind vorige maand ondertekend in de wet, roept op tot de productie van 36 miljard gallons biobrandstoffen tegen 2022; daarvan moet 21 miljard gallons komen van andere bronnen dan graan. Maar tot dusver is de technologie voor het maken van ethanol uit dergelijke grondstoffen commercieel niet bewezen.
Het Coskata-proces begint met vergassing, een bekende technologie waarbij een breed scala aan organische materialen wordt verwarmd totdat hun componenten uiteenvallen en synthesegas vormen, een mengsel van waterstof, koolmonoxide en kooldioxide. Vervolgens gebruikt Coskata, in plaats van chemische katalysatoren om het syngas om te zetten in verschillende alcoholen, zoals bij conventionele processen wordt gedaan (zie Breaking Ground on Cellulosic Ethanol), nieuwe bacteriestammen om het om te zetten in ethanol. Aangezien ethanol het enige product is, levert de techniek een beter totaalrendement op dan katalytische processen. Bacteriën zijn in sommige opzichten ook gemakkelijker om mee te werken dan katalysatoren. Ze zijn bijvoorbeeld niet zo specifiek over de verhouding van gassen in het syngas. Het is theoretisch mogelijk om ons organisme uitsluitend met koolmonoxide te voeden en daaruit zal het ethanol maken, zegt Richard Tobey, vice-president van R&D en engineering bij Coskata. Dat kun je niet doen met de katalytische benaderingen.
Het hybride systeem maakt het praktisch om een alternatief te gebruiken voor de conventionele destillatiestap die wordt gebruikt bij de productie van ethanol; de Coskata-versie verbruikt slechts half zoveel energie. In dit alternatieve proces, damppermeatie genaamd, gaan water en ethanoldamp door een buisachtig membraan. Tegen het einde is bijna al het water verwijderd, waardoor ethanol achterblijft dat 99,7 procent zuiver is. Gewone fermentatieprocessen produceren een bouillon van water en ethanol vol verwerkte biomassa die zo'n membraan zou verstoppen.
Ten minste één ander bedrijf heeft een hybride benadering geprobeerd om ethanol te maken: het biobrandstoffenbedrijf BRI Energy vond vergelijkbare bacteriën die syngas kunnen verwerken. Maar Andy Aden, een senior onderzoeker die cellulose-ethanol onderzoekt in het National Renewable Energy Laboratory in Golden, CO, zegt dat een probleem met dergelijke benaderingen is dat het moeilijk is geweest om het syngas toegankelijk te maken voor de bacteriën, omdat syngas niet gemakkelijk oplost in water . Coskata heeft dit probleem aangepakt met een nieuw bioreactorontwerp waarin bacteriën groeien in dichte biofilms aan de buitenkant van holle vezels. Syngas wordt door de binnenkant van deze vezels gepompt en diffundeert er rechtstreeks door naar de biofilm. Aden zegt dat de biofilmbenadering veelbelovend klinkt, hoewel hij waarschuwt dat dergelijke systemen moeilijk op te schalen zijn naar commerciële schaal.
Hoewel Coskata zegt dat het proces kan werken met een zeer breed scala aan grondstoffen, is het in de praktijk misschien het meest geschikt voor specifieke materialen. Ik denk dat het heel goed zal werken voor houtachtige materialen en misschien bijna uniek goed voor vast gemeentelijk afval en sommige van deze andere koolstofrijke afvalstoffen, zoals banden, zegt Bruce Dale, een professor in chemische technologie en materiaalwetenschappen aan de Michigan State University. Maar hij zegt dat biologische benaderingen beter zouden kunnen werken met grondstoffen zoals switchgrass.
Tot nu toe maakt het bedrijf ethanol slechts een paar druppels tegelijk. De economie van het proces op commerciële schaal hangt af van een aantal factoren, waaronder hoeveel de grondstof kost en of het systeem goed werkt in grotere bioreactoren.