211service.com
Het stimuleren van cellulose-biobrandstoffen
Het ministerie van Energie Nationale laboratoria voor hernieuwbare energie (NREL) zal beginnen met het testen van een katalysator die is ontwikkeld door Dow Chemical, de industriële reus gevestigd in Midland, MI, om te zien of het kan worden gebruikt om de productie van ethanol uit biomassa enorm te stimuleren.
Biobrandstofpact: NREL en Dow Chemical werken samen aan het verbeteren van thermochemische processen om ethanolbiobrandstof te maken uit cellulosebiomassa, zoals houtafval. De groepen hopen met een Dow-katalysator de omzetting van syngas in ethanol te verbeteren.
Het partnerschap zal proberen om met behulp van thermochemische processen ethanolbiobrandstof te maken uit cellulosebiomassa, zoals afval van maïs of hout. Concreet wil NREL een Dow-katalysator gebruiken om syngas - een mengsel van waterstof en koolstofdioxide gemaakt door de vergassing van de biomassa - om te zetten in een mengsel van alcoholen, waaronder ethanol. De gezamenlijke overeenkomst roept de partners op om het proces op proefschaal te demonstreren en de haalbaarheid van een geïntegreerde faciliteit op commerciële schaal te evalueren.
De hoop is dat een door Dow in de jaren tachtig ontwikkelde molybdeensulfaatkatalysator het syngasconversieproces zal verbeteren. Als het succesvol is, zou een katalytisch proces in theorie een productiesnelheid van 130 gallon alcohol per ton biomassa kunnen bereiken, een significante verbetering ten opzichte van de 60 tot 80 gallon opbrengsten geproduceerd door bestaande biochemische fermentatie-installaties, zegt Mark Jones, een wetenschapper op het gebied van technologiestrategieontwikkeling. met Dow.
NREL ontwikkelt al thermochemische reacties, zoals vergassing, om ethanol te maken uit biomassa. Vergeleken met biochemische ethanolfermentatie-installaties is de thermochemische productie veel sneller, zegt Stephen Gorin, een senior wetenschapper bij NREL, in Golden, CO. De doorvoer is erg hoog, zegt hij. Van voren naar achteren heb je het over bestellingen van seconden in plaats van vijf tot zes dagen met biochemische productie.
De hoge temperaturen die bij vergassing worden gebruikt, kunnen vrijwel elke vorm van biomassa afbreken en kunnen gemakkelijk het hoge ligninegehalte aan, dat maar liefst 25 procent van vele vormen van biomassa kan uitmaken. Dit betekent dat niet-eetbare grondstoffen, zoals houtafval en de stengels en bladeren van gewassen, kunnen worden gebruikt.
Maar een probleem met thermochemische productie ligt in de laatste fasen van de synthese, waar katalysatoren worden gebruikt om het syngas om te zetten in een gemengd mengsel van alcoholen die ethanol bevatten. NREL wil het proces selectiever maken voor de synthese van ethanol en de opbrengsten verhogen.
Het is logisch dat NREL de krachten bundelt met Dow, zegt Gorin, omdat het chemiebedrijf een lange staat van dienst heeft op het gebied van weten hoe de katalysator moet worden geproduceerd, evenals expertise in het opschalen van industriële processen naar afmetingen die nodig zijn voor commerciële productie.
Dow werkt al geruime tijd aan zijn katalysator, zegt Paul Dauenhauer, chemisch ingenieur bij de universiteit van Minnesota , in Minneapolis. Met de thermochemische benadering om biobrandstof te maken, is de katalytische stap om syngas in alcoholen om te zetten de beperkende factor in termen van kosten en ontwerp, zegt hij. De andere beperkende factor is schaalvergroting. Het is verre van eenvoudig om een proeffabriek te nemen en dezelfde resultaten op industriële schaal te proberen, zegt Dauenhauer.
Dow heeft er alle vertrouwen in dat de katalysator de opbrengsten zal halen die NREL nodig heeft, maar de uitdaging is het opschalen van de productie, zegt Jones. Er zijn allerlei variabelen die kunnen veranderen wanneer de omvang van een productielijn wordt vergroot, zoals warmtesnelheden, het ontwerp van apparatuur en het omgaan met verontreinigingen, zegt hij. Dow heeft de volledige productie van de molybdeensulfaatkatalysator al opgeschaald, zegt Jones. En Dow heeft de productie van ethanol aangetoond met hoeveelheden van één ton biomassa.
In ruil voor haar bijdrage krijgt Dow de expertise van NREL op het gebied van grootschalige vergassing. Dow's interesse in de productie van ethanol ligt niet in het ontwikkelen van transportbrandstoffen, maar eerder in het verminderen van zijn eigen afhankelijkheid van olie, zegt Jones. De petrochemische industrie is goed voor slechts ongeveer 1 procent van het totale olieverbruik, maar heeft het niettemin nodig als grondstof voor de productie van het brede scala aan materialen. Ons doel is om te proberen onze grondstofpositie te verbeteren, zegt Jones.
Vooral ethanol is een heel mooie voorloper om bij ethyleen te komen, zegt hij. Ethyleen is een basisbouwsteen voor veel chemicaliën en kunststoffen. Grondstoffen en energiekosten maken momenteel iets minder dan de helft uit van de totale productie- en bedrijfskosten van Dow. In 2007 gaf Dow $24 miljard uit aan de aankoop van grondstoffen en energie.
Het doel van de samenwerking is om al in oktober te beginnen met testen en proberen de prestaties van de katalysator te verbeteren, zegt Gorin. Maar de precieze details van de driejarige samenwerking moeten nog worden uitgewerkt en de prestatiedoelstellingen voor de katalysator blijven eigendom van het bedrijf.