211service.com
Zal cellulose-ethanol van de grond komen?
Cellulose-ethanol, een brandstof die wordt geproduceerd uit de stengels en stengels van planten (in plaats van alleen uit suikers en zetmeel, zoals bij maïs-ethanol), begint wortel te schieten in de Verenigde Staten. Deze maand heeft Celunol, gevestigd in Cambridge, MA, de eerste stappen gezet op een ethanolfabriek in Louisiana, die vanaf 2008 jaarlijks 1,4 miljoen gallons brandstof zal kunnen produceren. Andere bedrijven gaan ook vooruit met plannen om fabrieken te bouwen.
Alcoholische brandstof: Celunol, gevestigd in Cambridge, MA, test zijn cellulose-ethanolproces in deze proeffabriek, die biomassa zoals switchgrass omzet in ethanol. In het gebouw rechts wordt biomassa opgeslagen en verwerkt. Van daaruit wordt het naar de vier zwarte tanks in het midden gevoerd, die enzymen bevatten voor het afbreken van cellulose en andere complexe koolhydraten om eenvoudige suikers te vormen die in de biertank eronder kunnen worden gefermenteerd. Daar heeft de geproduceerde vloeistof dezelfde alcoholconcentratie als bier. Vervolgens wordt het bier gedistilleerd in de hoge kolom links van het midden voordat het wordt opgeslagen in ethanoltanks aan de linkerkant. Celunol is deze maand begonnen met de bouw van een veel grotere cellulose-ethanolfabriek.
Maar experts van de industrie en milieugroeperingen zeggen dat zonder leninggaranties en andere prikkels, de opkomende industrie er niet in zal slagen om uit de huidige demonstratiefase te komen om op commerciële schaal hoeveelheden ethanol te produceren. En zonder dat is het misschien onmogelijk om het ambitieuze doel van president Bush te halen om tegen 2017 35 miljard gallons hernieuwbare brandstoffen per jaar te produceren.
multimedia
Bekijk een diavoorstelling van het proces van Celunol.
Cellulose-ethanol is aantrekkelijk omdat de grondstof, waaronder tarwestro, maïskolven, gras en houtsnippers, goedkoop en overvloedig is. Om het om te zetten in ethanol is minder fossiele brandstof nodig, dus het kan een groter effect hebben dan maïs-ethanol op het verminderen van de uitstoot van broeikasgassen. Ook kan een hectare gras of andere gewassen die specifiek worden verbouwd om ethanol te maken, meer dan twee keer zoveel gallons ethanol produceren als een hectare maïs, deels omdat de hele plant kan worden gebruikt in plaats van alleen het graan. Dat is goed nieuws, want veel experts schatten dat producenten van maïs-ethanol zonder land zullen komen te zitten, deels vanwege de concurrerende vraag naar voedsel op basis van maïs, waardoor de totale productie wordt beperkt tot ongeveer 15 miljard gallons brandstof. (Reeds hebben maïs-ethanolfabrieken – bestaande en geplande, gecombineerd – een capaciteit van ongeveer 11 miljard gallons.) De grotere productiviteit van cellulosebronnen zou hen uiteindelijk in staat moeten stellen om tegen 2050 maar liefst 150 miljard gallons ethanol te produceren, volgens een rapport van de National Resources Defense Council (NRDC). Dat is het equivalent van meer dan twee derde van het huidige benzineverbruik in de Verenigde Staten.
Maar het zal enige tijd duren om deze productieniveaus te bereiken. Zelfs het produceren van voldoende cellulose-ethanol om het doel van 35 miljard gallon van de president te halen, zal moeilijk zijn. Dat vereist dat ongeveer 15 miljard gallons afkomstig zijn van niet-maïs-graanbronnen zoals cellulose-ethanol (ongeveer 5 miljard gallons zou kunnen komen van biodiesel die wordt geruimd uit oliën in gewassen zoals sojabonen). En het bereiken van 15 miljard gallons in 2017 zal een uitdaging zijn. Momenteel is volgens de lijst van producenten van de ethanolindustrie in de Verenigde Staten geen ethanol afkomstig van cellulosebiomassa.
Cellulose-ethanolbedrijven hebben goede hoop dat ze dit doel kunnen bereiken. Colin South, de president van Mascoma Corporation, ook gevestigd in Cambridge, zegt dat als alles goed gaat, cellulose-ethanol tegen 2017 de helft van het doel van 35 miljard gallon zou kunnen leveren. Maar tot nu toe heeft Mascoma alleen plannen aangekondigd om een demonstratiefaciliteit te bouwen. met een capaciteit van ongeveer een half miljoen liter brandstof per jaar. Die faciliteit zou over 18 maanden klaar moeten zijn, zegt South. Maar zoals het geval is met de nieuwe Celunol-fabriek, zou het primaire doel van de faciliteit zijn om aan te tonen dat de technologie van het bedrijf op grote schaal kan werken; het zal niet altijd op volle capaciteit werken, omdat het systeem wordt gebruikt om nieuwe kostenbesparende technologieën te testen.
Andere bedrijven zijn van plan om fabrieken te bouwen, maar ook deze zijn relatief klein. Range Fuels (voorheen Kergy), gevestigd in Broomfield, CO, is van plan om dit jaar te beginnen met de bouw van een fabriek van 10 miljoen gallon per jaar in Georgia, zegt CEO Mitch Mandich. Een groot graan-ethanolbedrijf, Abengoa Bioenergy, uit St. Louis, bouwt een biomassa-ethanolfabriek van 1,3 miljoen gallon in Spanje. Maar zelfs samen zullen deze fabrieken slechts een klein deel van het doel van 15 miljard gallon leveren.
Dat is een enorm doel, zegt John Howe, vice-president public affairs bij Celunol. Dat gaat veel verder dan wat een bedrijf of een groot aantal bedrijven [kan doen]. Het zal een enorme nationale inspanning vergen om dicht bij dat doel te komen.
Met nationale inzet bedoelt hij deels geld voor leninggaranties die financiers aanmoedigen om de bouw van grootschalige fabrieken te financieren. Bedrijfsleiders en voorstanders van cellulose-ethanol zijn het erover eens dat dergelijke overheidshulp nodig is. Iogen Corporation, in Ottawa, Canada, is daar een goed voorbeeld van. Het bedrijf produceert sinds 2004 cellulose-ethanol en heeft al een demonstratiefabriek van bijna 700.000 gallon per jaar. Maar de plannen van Iogen voor een fabriek van 20 miljoen gallon op commerciële schaal zijn nu in de ijskast gezet omdat het bedrijf wacht op wetgeving die wordt aangenomen in Canada, de Verenigde Staten of Duitsland die de financiële prikkels zal geven die Iogen nodig heeft om zo'n grote operatie op te bouwen.
Maar financiering is misschien niet de enige hindernis: zelfs als commerciële fabrieken kunnen worden gebouwd, kan het proces nog steeds te duur zijn om te concurreren met maïs-ethanol, dus verder werk in het laboratorium kan nodig zijn. (Zie Het leven opnieuw ontwerpen om ethanol te maken.)
Inderdaad, onderzoekers van cellulose-ethanolbedrijven, nationale laboratoria en academische laboratoria zijn bezig met voortdurende O&O, zowel bij het omzetten van biomassa in ethanol als bij het kweken van meer productieve soorten biomassa. Op dit moment is de conversie een duur en waterintensief meertrapsproces. Sommige groepen hopen een enkel organisme genetisch te manipuleren om zowel cellulose af te breken in eenvoudigere suikers als alcoholen te fermenteren, waardoor het proces wordt vereenvoudigd. Anderen werken aan het verbeteren van methoden voor het omzetten van biomassa in ethanol met behulp van warmte en katalysatoren - de methode die wordt gebruikt door Range Fuels. En bedrijven als Celunol onderzoeken betere gewassen, zoals de voorouders van het huidige suikerriet, die meer ethanol per hectare kunnen produceren.
Sommige onderzoekers hebben zelfs het idee van cellulose-ethanol opgegeven en zijn in plaats daarvan overgegaan op bronnen zoals algen voor biobrandstoffen. (Zie Op algen gebaseerde brandstoffen gaan bloeien .) Maar Nathanael Greene, specialist op het gebied van energiebeleid bij de NRDC, blijft optimistisch. Hoewel hij denkt dat het onwaarschijnlijk is dat cellulose-ethanolfabrieken tegen 2017 meer dan een paar miljard gallons brandstof zullen produceren, zou dat ons in de positie brengen waarin de cellulose-industrie echt klaar is om exponentieel te gaan groeien, zegt hij. Als we eenmaal over die eerste bult heen zijn, denk ik dat de cellulose-industrie vrij snel zal groeien, en [het] heeft een veel groter groeipotentieel op langere termijn [dan maïs-ethanol].
Greene noemt het voorbeeld van de nu snelgroeiende maïs-ethanolindustrie. Het duurde 10 jaar om de eerste miljard gallons te krijgen en 10 jaar om de tweede miljard te krijgen, zegt hij. En nu gaan we van 6 naar ongeveer 12 miljard in 18 maanden.