211service.com
Mere energieffektiv ethanol
Fremstilling af majsethanol er en energikrævende proces, der kræver fossile brændstoffer til at dyrke og høste majs og for at drive produktionsanlægget. For at gøre processen mere energieffektiv foreslår forskere ved Washington University at låne en proces, der bruges i bryggerier og spildevandsbehandlingsanlæg: iltfrie beholdere med bakterier, der naturligt lever af organisk affald produceret fra gæringsprocessen.
Når bakterier nedbryder affald, frigiver det metan, som kan ledes tilbage gennem systemet for at hjælpe med at drive et anlæg. Processen kræver lidt ekstra energi at køre og kan yderligere skære ned på energiomkostningerne ved at producere sin egen strøm. Largus Angenent, professor i kemiteknik, og hans team ved Washington University har testet anaerob fordøjelse på affald fra ethanolfabrikker og fundet ud af, at processen kunne reducere et ethanolanlægs brug af naturgas med 50 procent. Holdet har offentliggjort resultaterne i det seneste nummer af tidsskriftet Miljøvidenskab og -teknologi .
Angenent siger, at processen vil tjene som en kortsigtet løsning, indtil mere effektivt biobrændstof, såsom celluloseholdig ethanol, er kommercielt levedygtigt. I stedet for at have håb om ny teknologi, der kommer til virkelighed om 10 eller 20 år, har vi brug for teknologi, vi kan implementere nu, siger Angenent , som for nylig blev assisterende professor i biologisk og miljøteknologi ved Cornell University. Dette er en midlertidig proces, og den er på hylden.
Næsten alt ethanol biobrændstof i USA er lavet af majs. Typisk giver ethanolproduktionen organisk affald, der derefter konsolideres i to dele: et tørt, kagelignende stof og en sirupsagtig opløsning, kaldet tynd stillage, der er lagt ovenpå. Blandingen bruges som dyrefoder. Angenent siger, at en stor del af dette foder, især tyndt foder, som er fyldt med salte, giver lav næringsværdi, men kan have et højt energipotentiale til at drive en plante, når det nedbrydes via anaerob fordøjelse.
For at teste denne teori dyrkede forskerne termofile bakterier fra et spildevandsrensningsanlæg i to små fem-liters anaerobe rådnetanke. Angenent og hans kolleger begyndte derefter langsomt at føre affaldsprøver ind i rådnetankene, som blev holdt ved 55 °C for at maksimere bakteriens aktivitet. Mens rådnetankene kørte, målte holdet mængden af frigivet metan.
Indledende test viste dog, at processen producerede meget lidt metan. Angenent gættede på, at systemet muligvis manglede en væsentlig ingrediens, men var usikker på, hvad det kunne være. Så holdet gravede i den videnskabelige litteratur og fandt ud af, at metanproducerende bakterier kræver visse sporstoffer for at sætte gang i processen - især kobolt.
Da Angenent tilføjede kobolt til blandingen, husker han, var det utroligt. I løbet af natten blev processen genoprettet. I laboratorietests gav den gennemsnitlige produktion en kvart liter metan pr. gram affald, der blev tilført rådnetanken. Angenent beregner, at dette tal, skaleret op til industrielle produktionshastigheder, ville reducere mængden af naturgas, der er nødvendig for at drive et ethanolanlæg med 50 procent.
I en 2006 undersøgelse , beregnede forskere ved University of Minnesota den samlede mængde energi, der bruges i produktionen af ethanol, fra hvor meget det koster at bygge og køre traktorer til hvor meget det koster at drive et biobrændstofanlæg. De fandt ud af, at ethanol giver knappe 26 procent mere energi, end der bruges til at producere det.
Da Angenent tilsluttede resultaterne af sin proces i Minnesota-modellen, fandt han ud af, at energiproduktionen blev hævet op til 70 procent, hvilket betyder, at anaerob fordøjelse markant øger energiværdien af ethanol-biobrændstof. Angenent siger, at procentdelen kan ændre sig lidt i et virkeligt scenarie, hvis ethanolfabrikker vælger at installere anaerobe rådnetanke.
Hvis du sætter en rådnetank i, har du en masse væske, som skal genbruges tilbage i systemet, og det ville skabe ændringer i hele et anlæg, siger Angenent. Så nogen bliver nødt til at lave en undersøgelse for at finde ud af, hvad den nettoenergibalance egentlig er.
Douglas Tiffany , en forsker ved University of Minnesota og medforfatter til undersøgelsen fra 2006, siger, at drift af anaerobe rådnetanke i ethanolanlæg kan være en udfordring, da det kræver ekspertise at opretholde et stabilt bakteriesamfund ved høje temperaturer og undgå systemnedbrud. Men hvis disse problemer bliver løst, siger Tiffany, kan processen forbedre ethanols energi- og miljøpotentiale.
Vi kan forbedre disse eksisterende majs-ethanol-anlæg dramatisk og reducere drivhusgasserne langt mere, end de gør i dag, siger Tiffany. Denne proces er attraktiv, fordi den er en tilgang med lav energi og lav kapital. Det vil tage nogle [ethanolproducenter] at stikke nakken ud for at prøve det, men når det først sker i en række fabrikker, burde det fungere ret godt.