211service.com
Van afvalbiomassa tot vliegtuigbrandstof
Een nieuw chemisch proces ontwikkeld door onderzoekers van de Universiteit van Wisconsin-Madison zet cellulose uit landbouwafval om in benzine en vliegtuigbrandstof. Het produceert brandstof door modificatie van wat tot nu toe werd beschouwd als ongewenste bijproducten (levulinezuur en mierenzuur) bij het afbreken van cellulose tot suiker. Het werk werd beschreven in de uitgave van het tijdschrift van deze week Wetenschap .
Biobrandstof kraan: Uit de buteen-oligomerisatiereactor, het laatste onderdeel van een nieuw chemisch proces om biobrandstoffen te maken uit cellulose, stroomt vloeibare brandstof.
Het proces is een van een aantal nieuwe technologieën die conventionele brandstoffen zoals benzine en diesel uit biomassa maken in plaats van uit aardolie. In tegenstelling tot ethanol, het meest voorkomende type biobrandstof van vandaag, kunnen deze nieuwe brandstoffen gemakkelijk worden gebruikt in conventionele auto's en worden vervoerd met bestaande infrastructuur. Bovendien slaat de vliegtuigbrandstof die het produceert voldoende energie op om commerciële of militaire vliegtuigen aan te drijven.
Tot nu toe waren de methoden om deze geavanceerde biobrandstoffen te maken echter vaak gebaseerd op biologische processen waarbij microben suikers afbreken die zijn afgeleid van biomassa, waaronder cellulose. De Wisconsin-methode zou betrouwbaarder kunnen zijn dan die processen, omdat het een chemisch proces is dat gemakkelijker te onderhouden is. Bovendien kan koolstofdioxide dat tijdens de productie vrijkomt gemakkelijk worden opgevangen - een voordeel ten opzichte van conventionele biobrandstoffen.
Om cellulose, een groot bestanddeel van biomassa, om te zetten in brandstof, moeten onderzoekers het eerst opsplitsen in eenvoudigere componenten, zoals enkelvoudige suikers. Micro-organismen verwerken die suikers vervolgens tot vloeibare brandstoffen. Cellulose kan worden afgebroken door het te behandelen met zuren, maar deze reacties zijn moeilijk onder controle te houden - de suikers worden vaak verder omgezet in mierenzuur en levulinezuur. In plaats van ertegen te vechten, vroegen we ons af of we konden beginnen met het ongewenste product om brandstof te maken, zegt James Dumesic, hoogleraar chemische en biologische technologie aan de Universiteit van Wisconsin-Madison.
Het is een heel andere benadering van het maken van biobrandstoffen, zegt Bob Baldwin, thermochemisch procesmanager bij het National Renewable Energy Laboratory in Golden, CO, die niet bij het werk betrokken was. In het Wisconsin-proces worden de zuren gecombineerd om gamma-valerolacton te vormen, een industriële chemische stof. Katalysatoren gemaakt van silica en aluminiumoxide helpen dit vervolgens om te zetten in een gas genaamd buteen, dat gemakkelijk kan worden omgezet in vloeibare koolwaterstofbrandstoffen, waaronder benzine en vliegtuigbrandstof.
Een voordeel van het Wisconsin-proces in vergelijking met biologische routes naar biobrandstoffen is dat het de broeikasgasniveaus zou kunnen verlagen, zegt Doug Cameron, directeur en hoofdwetenschappelijk adviseur bij Piper Jaffray. Conventionele biobrandstoffen zijn in het gunstigste geval klimaatneutrale gewassen voor biobrandstoffen die koolstofdioxide uit de atmosfeer halen, maar dit komt weer vrij wanneer de gewassen worden verbouwd en verwerkt en de biobrandstoffen worden vervaardigd en verbrand. Het nieuwe proces produceert een zuivere en hogedrukstroom van kooldioxide, die gemakkelijk kan worden opgevangen en permanent kan worden opgeslagen. Als gevolg hiervan zou de netto koolstofemissie negatief kunnen zijn - een deel van de koolstofdioxide die door de planten wordt opgenomen, zou worden verhinderd om terug te keren naar de atmosfeer.
Er blijven echter economische vragen. Baldwin zegt dat hoewel het proces hoge opbrengsten van de gewenste brandstoffen oplevert, het een groot aantal verwerkingsstappen vereist, waaronder het scheiden van cellulose van andere componenten van biomassa, wat het duur zou kunnen maken. Het zal ook moeten concurreren met andere thermochemische processen die kunnen worden aangepast om met biomassa te werken, zoals die welke zijn gebruikt om steenkool om te zetten in vloeibare brandstoffen.