211service.com
Genopfindelse af celluloseethanolproduktion
En startup baseret i Tel Aviv, Israel, ringede HCL-Cleantech har genopfundet en århundrede gammel proces kaldet Bergius-processen som en meget billigere metode til at fremstille ethanol fra biomasse. Processen bruger koncentreret saltsyre (HCL) til at nedbryde biomasse til sukker, men har været for dyr til kommerciel brug. Virksomheden siger imidlertid, at det har udviklet en måde at genbruge 42 procent af HCL, pumpe det tilbage i systemet og reducere omkostningerne ved at fremstille ethanol betydeligt.
Det eneste virkelig innovative aspekt af det, vi laver, er genvindingen af syren, som koster 10 procent af, hvad den plejede at koste, siger administrerende direktør Eran Baniel. Men den tweak tiltrak interesse fra en række virksomheder i USA, og for nylig modtog HCL-Cleantech 5,5 millioner dollars i venturekapital fra renenergiinvestorer Khosla Ventures og Burrill og Company at bygge et pilotanlæg i USA.
For at producere ethanol fra celluloseholdige kilder som træflis og majskomfur skal råvaren først strippes i tre dele: lignin, sukkerrig cellulose og hemicellulose. Disse to sidste dele skal så omdannes til sukkerarter, som derefter kan gæres til ethanol af organismer som gær. Konventionel ethanolteknologi bruger fortyndede syreopløsninger i en forbehandlingsfase til at adskille lignin fra cellulose og hemicellulose. Dyre enzymer nedbryder derefter cellulose og hemicellulose til simple sukkerarter.
Som et billigere alternativ bruger HCL-Cleantech en meget stærkere, koncentreret HCL-opløsning, der kombinerer de to første trin af ethanolproduktion, samtidig fjerner cellulosekilder og nedbryder dem til fermenterbare sukkerarter. Baniel siger, at syrehydrolysen er i stand til at presse op til 97 procent af sukker ud af celluloseholdige kilder som træ. Brug af HCL reducerer også mængden af uønskede biprodukter, der normalt forekommer med mere fortyndede syreopløsninger. Desuden kan den koncentrerede syrereaktion forekomme ved lave temperaturer, hvilket reducerer den energi, der kræves for at køre systemet.
Genbrug af HCL har dog vist sig at være en vanskelig udfordring. Forskere har fundet ud af, at da HCL nedbryder cellulosekilder som træ til sukker, danner det stærke bindinger med vand, som er svære at bryde. Industrier, der genbruger HCL, såsom citronsyreproducenter, bruger dyre højtemperatur- og trykmetoder til at fordampe vand, hvilket isolerer HCL.
I stedet fandt forskerne, der udviklede teknologien til HCL-Cleantech, en billigere vej til at adskille og genbruge HCL. De udtænkte et patentbeskyttet opløsningsmiddel, der tiltrækker saltsyre. De blandede dette opløsningsmiddel med HCL-vandopløsningen og fandt ud af, at opløsningsmidlet brød HCL-vandbindingen og ekstraherede HCL fra vandopløsningen. Forskerne udviklede derefter en metode til at få opløsningsmidlet til at frigive HCL som en gas og pumpe det tilbage i systemet for at nedbryde mere cellulose.
Baniel siger, at virksomhedens mål er at slå sig sammen med fermenteringsanlæg for at fuldføre den sidste fase af ethanolproduktionen. Da vi startede, tænkte vi, at vi måske skulle gå hele vejen til biobrændsel, siger han. Men vi opdagede, at der er teknologier til fermentering af sukkerarter, der er langt foran alt, hvad vi besidder.
Virksomheden forventer, at dets pilotanlæg vil være klar i den sidste del af 2010. I mellemtiden siger Baniel, at virksomheden vil teste flere trin af sin proces på forskellige industrianlæg i Israel for at se, om teknologien kan køre effektivt i stor skala .
James McMillan, leder af biokemisk raffineringsproces forskning og udvikling ved Nationalt laboratorium for vedvarende energi , i Golden, CO, siger, at opskalering af teknologien til at køre robust er nøglen til dens langsigtede succes. Beviset i buddingen viser, at den præsterer under robuste forhold og kan håndtere forstyrrelser, der sker i den virkelige verden, alt sammen til en pris, der er attraktiv på markedet, siger McMillan. Det er det, der skal vises. Han tilføjer, at når det bliver tid til at bygge et anlæg, kan virksomheden blive nødt til at investere i dyre materialer for at indeholde HCL, som er ekstremt ætsende og potentielt flygtigt, især i dens gasfase.
Et andet firma, der bruger koncentreret syrehydrolyse til at producere ethanol, er BlueFire Ethanol , baseret i Irvine, CA. Virksomheden bruger svovlsyre, som er lidt billigere end HCL, til at nedbryde sukker fra celluloseholdige kilder som kommunalt fast affald og trærester. John Cuzens, teknologichef hos BlueFire Ethanol, siger, at genanvendelse af HCL i gasform kan hjælpe med at forbedre sukkerudbyttet. Han advarer dog om, at HCL-Cleantech bliver nødt til at tage højde for den øgede risiko, der er forbundet med potentielle saltgasemissioner.
Deres proces kan have klorgas, der slipper ud, og klorgassen vil tære alt uden for og inde i reaktoren, siger Cuzens. Så kulstofstål-gange – stort set alt i anlægget, de skal holde øje med.