211service.com
Billig Ethanol fra Dæk og Affald
I går kl North American International Auto Show i Detroit, General Motors annonceret et samarbejde med Coskata fra Warrenville, IL, et nyt firma, der hævder, at det kan lave ethanol fra træflis, græs og affald – inklusive gamle dæk – for en dollar per gallon. Det er væsentligt mindre, end det koster at lave biobrændstoffet af majskorn, som er kilden til næsten al den ethanol, der fremstilles i USA.
Brændstoffibre: Et bundt hule fibre er hjertet i en ny proces til fremstilling af ethanol fra andre kilder end majs. Organiske materialer opvarmes til en blanding af brint, kuldioxid og kulilte. Når den afbildede bioreaktor er i drift, strømmer gasserne gennem midten af fibrene og fodrer bakterier, der vokser på ydersiden. Bakterierne omdanner gasserne til ethanol.
Coskata-ledere, som indtil meddelelsen havde holdt virksomhedens eksistens og teknologi skjult, siger, at de har udviklet en hybrid tilgang, der involverer både termokemiske og biologiske processer til fremstilling af ethanol. Indtil nu har de fleste forskere fokuseret på at udvikle enten termokemiske eller biologiske metoder. Coskata siger, at udover at være billigere end andre ethanolproduktionsprocesser under udvikling, bruger dens teknologi mindre energi og vand.
GM vil give økonomisk, teknisk og marketingsstøtte til Coskata for at hjælpe det med at opskalere sin proces, som hidtil kun er blevet demonstreret i laboratorieskalaen. Coskata er ved at færdiggøre et ethanolproduktionsanlæg i pilotskala og vil annoncere placeringer for en 40.000 gallon-per-år-facilitet og en 100-million-gallon-per-år kommerciel fabrik senere i år.
Coskata slutter sig til en række andre virksomheder, der leder efter måder at fremstille biobrændstoffer fra alternative kilder. Et nyt føderalt mandat, der blev underskrevet i loven i slutningen af sidste måned, kræver, at 36 milliarder gallons biobrændstoffer skal produceres inden 2022; af det skal 21 milliarder gallons komme fra andre kilder end majskorn. Men indtil videre er teknologi til fremstilling af ethanol ud fra sådanne råmaterialer ikke blevet bevist kommercielt.
Coskata-processen begynder med forgasning, en velkendt teknologi, der involverer opvarmning af en lang række organiske materialer, indtil deres komponenter adskilles og danner syntesegas, en blanding af brint, carbonmonoxid og carbondioxid. Så, i stedet for at bruge kemiske katalysatorer til at omdanne syngassen til forskellige alkoholer, som det gøres i konventionelle processer (se Breaking Ground on Cellulosic Ethanol), bruger Coskata nye stammer af bakterier til at omdanne det til ethanol. Da ethanol er det eneste produkt, giver teknikken et bedre samlet udbytte end katalytiske processer. Bakterier er også lettere at arbejde med end katalysatorer på nogle måder. For eksempel er de ikke så specifikke med forholdet mellem gasser i syngassen. Det er teoretisk muligt at fodre vores organisme udelukkende med kulilte, og det vil lave ethanol ud fra det, siger Richard Tobey, vicepræsident for R&D og ingeniørarbejde hos Coskata. Du kan ikke gøre det med de katalytiske tilgange.
Hybridsystemet gør det praktisk at anvende et alternativ til det konventionelle destillationstrin, der anvendes i ethanolproduktion; Coskata-versionen bruger kun halvt så meget energi. I denne alternative proces, kaldet dampgennemtrængning, passerer vand og ethanoldamp gennem en rørlignende membran. Ved udgangen er næsten alt vandet blevet fjernet, hvilket efterlader ethanol, der er 99,7 procent rent. Almindelige gæringsprocesser producerer en bouillon af vand og ethanol fuld af forarbejdet biomasse, der ville tilstoppe en sådan membran.
Mindst et andet firma har prøvet en hybrid tilgang til fremstilling af ethanol: Biobrændstoffirmaet BRI Energy fandt lignende bakterier, der kan behandle syngas. Men Andy Aden, en seniorforsker, der undersøger celluloseholdig ethanol ved National Renewable Energy Laboratory i Golden, CO, siger, at et problem med sådanne tilgange er, at det har været vanskeligt at gøre syntesegassen tilgængelig for bakterierne, da syngas ikke opløses let i vand . Coskata har tacklet dette problem med et nyt bioreaktordesign, hvor bakterier vokser i tætte biofilm på ydersiden af hule fibre. Syngas pumpes gennem indersiden af disse fibre og diffunderer gennem dem direkte til biofilmen. Aden siger, at biofilmtilgangen lyder lovende, selvom han advarer om, at sådanne systemer har været svære at skalere op til kommerciel skala.
Mens Coskata siger, at dens proces kan fungere med en meget bred vifte af råmaterialer, kan den i praksis være bedst egnet til specifikke materialer. Jeg tror, at det vil fungere meget godt for træagtige materialer og måske næsten enestående godt for kommunalt fast affald og noget af dette andet kulstofindhold affald, som dæk, siger Bruce Dale, professor i kemiteknik og materialevidenskab ved Michigan State University. Men han siger, at biologiske tilgange kunne fungere bedre med råvarer som f.eks. skiftegræs.
Indtil videre laver virksomheden ethanol kun et par dråber ad gangen. Økonomien i processen i kommerciel skala vil afhænge af en række faktorer, herunder hvor meget råvaren koster, og om systemet fungerer godt i større bioreaktorer.