211service.com
Breaking Ground på Cellulose Ethanol
Range Fuels, en startup baseret i Broomfield, CO, har brudt terræn på, hvad der kunne være det første anlæg til at fremstille kommercielle mængder af ethanol fra celluloseholdig biomasse. Men nyheden er ikke nødvendigvis et signal om, at ethanol fra flis og græs er klar til at konkurrere med ethanol fra majskorn. Kommercielt levedygtig celluloseholdig ethanol kan stadig være mange år væk.
Brændstofspåner: Range Fuels, baseret i Broomfield, CO, har udviklet en metode til at omdanne træflis til ethanol.
Range Fuels-fabrikken, der skal ligge i det sydøstlige Georgia, vil muligvis producere ethanol allerede næste år. Det bliver finansieret af det amerikanske energiministerium (DOE) som en del af agenturets indsats for at øge brugen af biobrændstoffer. DOE yder i alt 76 millioner dollars til virksomheden til opførelsen af dens nye fabrik. Til at begynde med vil den producere 20 millioner gallons, og til sidst øge det beløb til 100 millioner.
Næsten alle de mere end fem milliarder gallons ethanol, der produceres i USA, er blevet fremstillet af majsstivelse. Men ethanol fra cellulosekilder er et attraktivt alternativ, fordi det potentielt kan kræve mindre fossilt brændstof at producere, og dets forsyninger af biomasse er enorme. Faktisk, hvis biobrændstoffer nogensinde skal fortrænge mere end omkring 10 procent af benzinen i USA, vil celluloseholdig ethanol være afgørende. Men at lave ethanol fra celluloseholdig biomasse er meget sværere end at lave det af majsstivelse. Og processen med at omdanne biomasse til biobrændstoffer har ikke været økonomisk bæredygtig.
Range Fuels CEO, Mitch Mandich, siger dog, at virksomheden kan producere ethanol til priser, der er konkurrencedygtige med majsbaseret ethanol – selv medregnet de høje kapitalomkostninger forbundet med at bygge et celluloseholdigt biobrændstofanlæg. Range Fuels har udviklet en to-trins termokemisk proces til at omdanne træflis og andre typer biomasse til en kombination af alkoholer, der inkluderer ethanol, methanol, propanol og butanol. I det første trin, kaldet forgasning, omdanner varme, tryk og damp biomasse til en blanding af primært brint og kulilte. Denne gasblanding, kaldet syngas, udsættes derefter for katalysatorer, der omdanner den til alkoholer. Processen ligner Fischer-Tropsch-processen, der har været brugt i årtier til at omdanne kul til flydende brændstoffer.
Mandich siger, at en kombination af en ny, proprietær katalysator og forbedringer i anlæggets design og konstruktion kan gøre processen økonomisk. Desuden placerer virksomheden anlægget tæt på forsyninger af træflis, hvilket minimerer transportomkostningerne forbundet med voluminøs biomasse. Derudover planlægger virksomheden at blande ethanolen med benzin og sælge den lokalt til chaufførerne, hvilket reducerer omkostningerne ved forsendelse af biobrændstoffet.
Men da virksomheden er stærkt afhængig af finansiering fra den føderale regering til at bygge det første anlæg, er det svært at vurdere, om processen rent faktisk er kommercielt levedygtig. Tidligere i år annoncerede DOE finansiering til seks cellulose-ethanol-fabrikker. Den første rate af Range Fuels' pris vil være 50 millioner dollars til at bygge et anlæg på 20 millioner gallon om året. Mandich afviser at give skøn over anlæggets samlede omkostninger. Men de typiske omkostninger for majs-ethanol-fabrikker er omkring $2 pr. gallon kapacitet, eller $40 millioner for en 20-million-gallon plante. Selvom prisen på Range Fuels' anlæg er dobbelt så meget som for et konventionelt anlæg, eller 80 millioner dollars, yder DOE broderparten af investeringspengene, som Mandich siger er meget vigtige for Range Fuels succes. En så stor afhængighed af statsfinansiering snarere end af private investorer kunne tyde på, at kommercielt levedygtig celluloseholdig ethanol stadig er et godt stykke væk.
Hvad mere er, er der mange ubekendte om, hvor godt den termokemiske proces vil fungere, når det kommer til fremstilling af kommercielle mængder. Tidligere forsøg fra videnskabsmænd ved National Renewable Energy Laboratory (NREL) på at opskalere termokemiske teknikker viste, at mindre systemer, der fungerer godt, står over for problemer, når behandlingskamrene er større. Også anlæg, der opererer ved høje temperaturer og tryk, har en tendens til at forringes hurtigt, hvilket øger omkostningerne. Sidstnævnte bekymring kan dog være mindre af et problem nu, siger Steve Deutsch , seniorforsker ved NREL, på grund af de mere modstandsdygtige materialer.
Termokemiske tilgange til fremstilling af biobrændstoffer, såsom Range Fuels' tilgang, møder også konkurrence fra nye biologiske metoder, der bruger enzymer og organismer til at nedbryde cellulose og producere ethanol. I september meddelte Mascoma, baseret i Cambridge, MA, faktisk, at det ville bygge en cellulosefabrik i Monroe County, TN, som vil fremstille ethanol fra switchgrass. På nuværende tidspunkt er det stadig ikke klart, hvilken tilgang der vil fungere bedst, fordi ingen anlæg i kommerciel skala af begge typer er i drift. Under DOE's finansiering tidligere i år støttede agenturet både termokemiske og biologiske tilgange.
I sidste ende er det stadig for tidligt at forudsige, hvor vellykkede tidlige forsøg som Range Fuels vil være. Det er svært at tjene penge på den første af noget, siger Lanny Schmidt , professor i kemiteknik og materialevidenskab ved University of Minnesota, som også udvikler termokemiske metoder til fremstilling af biobrændstof. Men hvis det første anlæg fungerer så godt, som Mandich håber, kan produktionen af celluloseholdigt brændstof hurtigt accelerere.
Hvem ved, hvordan økonomien kommer til at fungere? siger Schmidt. Du skal bygge den og se, hvad der sker. Det er et klogt træk fra DOE's side at prøve forskellige teknologier, for ingen ved på nuværende tidspunkt, hvem der bliver vinderen.