211service.com
Olie uit hout
De Nederlandse startup voor biobrandstoffen Bioecon en Khosla Ventures hebben een joint venture gelanceerd genaamd Kior, die het proces van Bioecon voor het direct omzetten van landbouwafval in biocrude, een mengsel van kleine koolwaterstofmoleculen die kan worden verwerkt tot brandstoffen zoals benzine of diesel in bestaande olieraffinaderijen, commercialiseert. Het proces, beweert Kior, biedt tal van voordelen ten opzichte van andere methoden voor het produceren van biobrandstoffen: het zou relatief goedkoop kunnen zijn, het is gebaseerd op een niet-toxische katalysator, het maakt gebruik van de huidige brandstofraffinage- en transportinfrastructuur en het produceert schone brandstoffen die kunnen worden gebruikt in bestaande motoren.
Fossielvrij: Biobrandstof startup Kior zegt dat zijn nieuwe thermochemische proces biocrude kan produceren, een koolwaterstofmengsel dat sterk lijkt op ruwe olie, van bijna elk agrarisch bijproduct, inclusief de stengels en stengels van maïsplanten (hier afgebeeld).
Biobrandstoffen worden algemeen gezien als een belangrijke opstap op de weg van fossiele brandstoffen naar hernieuwbare energiebronnen, met name voor transport. Het gebruik ervan zou ook de uitstoot van kooldioxide en andere broeikasgassen kunnen verminderen. Maar ethanol, de meest geproduceerde biobrandstof, bevat weinig energie in vergelijking met benzine of diesel. En er gaat veel energie naar de productie ervan: het verbouwen van het graan waaruit het wordt gefermenteerd, het distilleren en het transporteren. Veel boosters voor biobrandstoffen hebben hun hoop gevestigd op het vinden van manieren om ethanol te produceren uit cellulose, het taaie polymeer dat een groot deel van plantenstengels en hout vormt. In de praktijk moet cellulose echter worden afgebroken tot eenvoudige suikers voordat het kan worden gefermenteerd tot ethanol of kan worden omgezet in synthetisch gas en kan worden omgezet in brandstoffen. Ondanks drie decennia van onderzoek blijven dit moeilijke, dure en energie-intensieve processen die nog niet commercieel levensvatbaar zijn. Bovendien toont recent onderzoek aan dat ethanol, dat zeer vluchtig is, de smogproblemen kan verergeren wanneer het rechtstreeks in de lucht verdampt in plaats van te verbranden in voertuigmotoren.
De manier om cellulose-biobrandstoffen levensvatbaar te maken, zegt de oprichter van Bioecon, Paul O'Connor, is om katalysatoren te gebruiken om biomassa om te zetten in een koolwaterstof biocrude die kan worden verwerkt tot benzine en diesel in bestaande petroleumraffinaderijen. Na tientallen jaren katalysatoren voor de aardolie-industrie te hebben ontwikkeld, startte O'Connor begin 2006 met Bioecon om methoden te ontwikkelen om biomassa direct om te zetten in biobrandstoffen. Zijn eerste succes is een katalytisch proces dat cellulosebiomassa kan omzetten in koolwaterstoffen met een korte keten van ongeveer zes tot dertien koolstofatomen lang. Khosla Ventures stemde ermee in een niet nader genoemd bedrag aan serie A-financiering te verstrekken aan spin-off Kior om het proces te commercialiseren. Vinod Khosla, oprichter van het durfkapitaalfonds, is van mening dat het omzetten van biomassa in vloeibare transportbrandstoffen essentieel is om de uitstoot van broeikasgassen te verminderen en de slinkende aardoliereserves te compenseren. Khosla financiert een aantal startups voor biobrandstoffen met concurrerende technologieën en zegt dat de aanpak van Kior uniek is. Ze hebben een aantal zeer slimme gepatenteerde katalytische benaderingen die behoorlijk overtuigend zijn, zegt hij. Ze kunnen relatief goedkope ruwe olie produceren - dat is aantrekkelijk.
De meest effectieve methode om biomassa om te zetten in brandstof is om deze te onderwerpen aan hoge temperaturen en hoge druk om synthetisch gas of syngas te produceren. In aanwezigheid van een katalysator reageert het syngas tot brandstoffen zoals ethanol of methanol (gebruikt als additief in biodiesel). Maar dit is een kostbaar proces en katalysatoren die bestand zijn tegen de hoge temperatuur van het syngas zijn duur en vaak giftig.
Pogingen om brandstof te produceren door landbouwcellulose direct bloot te stellen aan een katalysator hebben weinig succes gehad omdat het meeste cellulose vastzit in plantenstelen en stengels. O'Connor zegt dat terwijl de Bioecon-onderzoekers nieuwe katalysatoren ontwikkelen, hun biomassakraakproces de echte doorbraak is. Met behulp van gepatenteerde methoden hebben ze een katalysator in de structuur van de biomassa kunnen inbrengen, waardoor het contact tussen de materialen is verbeterd en de efficiëntie van het proces is verhoogd. Hoewel O'Connor niet in details zal treden, zegt hij dat de meest basale versie van de techniek het impregneren van de biomassa kan zijn met een oplossing die de katalysator bevat; de katalysator zou dan worden herkristalliseerd. Wat we nu doen, is de methode verbeteren om het gemakkelijker en goedkoper te maken, zegt O'Connor.
Een dergelijke methode zou de noodzaak elimineren voor de superhoge temperaturen en giftige katalysatoren die worden gebruikt in andere thermochemische methoden voor de productie van cellulose-biobrandstof. Terwijl O'Connor zegt dat hij de katalysator van Kior nog steeds verbetert, zijn zijn eerste versies verschillende soorten gemodificeerde klei, die zowel goedkoop als milieuvriendelijk zijn. Het product is ook van hoge kwaliteit en bevat minder zuur, zuurstof en water. Deze eigenschappen maken het geschikt voor verbranding als stookolie of voor gebruik in aardolieraffinaderijen, die bestaande processen en apparatuur kunnen gebruiken om het om te zetten in de langere koolwaterstofketens van benzine en diesel.
Bioecon heeft op laboratoriumschaal hoeveelheden van zijn biocrude geproduceerd, een paar gram per keer, uit materialen zoals houtkrullen, suikerrietafval en verschillende grassen. Hoewel het inputmateriaal de opbrengst enigszins beïnvloedt, zegt O'Connor dat de output allemaal erg op elkaar lijkt, dus een echte voorkeur hebben we niet. Dit betekent dat het proces over de hele wereld kan werken, met welke biomassa dan ook die lokaal beschikbaar is, bijna het hele jaar door.
Kior is al in gesprek met minstens twee oliemaatschappijen om samenwerkingsverbanden aan te gaan om de technologie verder te ontwikkelen. Het start een proeffabriek met één bedrijf dat binnen zes tot twaalf maanden zo'n 20 kilo biocrude per dag moet produceren, zegt Kior-topman Rob van der Meij. Als alles goed gaat, zou het proces tegen 2009 kunnen opschalen tot een productie van honderden kilo's per dag en tegen 2010 zouden geraffineerde versies van Kior's biocrude kunnen worden bijgemengd in benzine of diesel. Deze brandstoffen zijn niet alleen hernieuwbaar, maar bevatten ook minder zwavel en stikstofgehalte, wat de smog in steden als Los Angeles en Houston zou moeten verminderen.
Vanwege het vermogen om in de bestaande infrastructuur voor aardolieraffinage en levering te schuiven, heeft de technologie een enorm kostenvoordeel, zegt O'Connor. Het zou volgens Khosla ook veel sneller kunnen worden ingevoerd. Als je een oplossing kunt doen die compatibel is met de oliemaatschappijen en hun huidige raffinaderijen, wordt het voor hen veel gemakkelijker om er vertrouwd mee te raken, zegt hij. Het zou een grote toevoeging zijn om ze in het spel te krijgen.
Steve Deutch, een senior onderzoeker bij het National Renewable Energy Laboratory, zegt dat de weinige informatie die Kior heeft vrijgegeven over het proces aannemelijk genoeg is, maar dat de beweringen van het bedrijf niet echt kunnen worden geëvalueerd totdat de details beschikbaar zijn. De grootste uitdaging voor Kior, of voor iedereen die aan cellulosehoudende brandstoffen werkt, is volgens Deutch het ontwikkelen van een proces dat eenvoudig genoeg is om dicht bij de bronnen van biomassa-boerderijen te komen. Het inzamelen van biomassa en er op één plek genoeg van krijgen om het verschil te maken, is een probleem in de biomassawereld, zegt Deutch. De kosten van vrachtwagens kunnen exorbitant worden. U wilt het op de boerderij voorbewerken en vervolgens een tussenproduct met hoge dichtheid en hoge energie naar verwerkingsfabrieken verzenden.