Ved en korsvej søger biobrændstoffer en ny vej frem

En gruppe forskere ved Lawrence Berkeley National Laboratory og University of California, Berkeley, har i et forsøg på at udstikke en vej frem for den belejrede biobrændstofindustri udtænkt, hvad de beskriver som en ny metode til fremstilling af vedvarende jetbrændstof . Brug af sukkerrør og sukkerrørsaffald kaldet bagasse, den nye proces (beskrevet i et papir i det seneste nummer af Proceedings of the National Academy of Sciences ) kunne sætte grønne raffinaderier i stand til at udgive en række produkter, herunder biobaseret flybrændstof og bilsmøreoliebasisolier.

Biofoels-producenter har brug for nye teknologier til at omdanne sukkerrør til kommercielt levedygtige produkter.

Forskningen dukker op på et tidspunkt, hvor biobrændstoffer har nået en skillevej. Faldende statsfinansiering, investorernes fortryllelse, lave oliepriser og bekymringer over tabet af madjord til dyrkning af majs og sukkerrør til biomasse har tilsammen bragt industrien tæt på standsning. Selvom produktionen af ​​vedvarende brændstoffer i USA blev fordoblet mellem 2007 og 2013, har brugen af ​​biobrændstoffer som en procentdel af det samlede transportbrændstof næppe rykket sig. Og mens de fleste store flyselskaber har biobrændstofprogrammer på et eller andet tidspunkt, har luftfart - som har brug for meget energitæt, iltfrit brændstof - vist sig at være et særligt svært område at trænge igennem.

Som følge heraf er fremtiden for Renewable Fuel Standard, der blev udgivet i 2005 og udvidet under Energy Independence and Security Act (EISA) fra 2007, blevet sat i tvivl.

Den nuværende første generations biobrændstoffer bruger hovedsageligt fødevareafgrøder som råmateriale og er enten dyre eller har beskedne [drivhusgas] forbedringer i forhold til petroleumsbrændstoffer, konkluderede en rapport udgivet i april af Columbia Center on Global Energy Policy, skrevet af James Stock, professor i politisk økonomi ved Harvards Kennedy School og tidligere medlem af præsidentens råd for økonomiske rådgivere. Udviklingen og kommercialiseringen af ​​andengenerations biobrændstoffer med lavt drivhusgasindhold - afgørende for programmets ultimative succes - er langt fra de meget ambitiøse mål, der er fastlagt i EISA.

For at nå disse mål og forynge biobrændstofindustrien, undersøger forskere videnskaben om at udvinde brændstof fra biomasse, og søger mere effektive teknikker, der bruger nonfood-afgrøder, dem, der dyrkes på marginal jord og affaldsbiprodukter såsom bagasse. En stor barriere er forbehandling - nedbrydning af cellevægge for at frigive sukker, som derefter kan fermenteres og omdannes til brændstof.

Berkeley-undersøgelsen, udført under et offentligt-privat forskningspartnerskab kaldet Energi Biovidenskabs Institut (EBI), fokuserer på ketoner, organiske forbindelser afledt af biomasse, der kan opgraderes og behandles for at producere energitætte forbindelser, der er egnede til produktion af jetbrændstoffer eller basisolier til bilsmøremidler. Alexis Bell, en af ​​papirets hovedforfattere, beskriver det som den første proces til at skabe biobrændstoffer, der kan drive eksisterende jetmotorer uden modifikationer. Designet til sukkerrørsproduktion i Brasilien, kan processen tilpasses til at bruge afgrøder dyrket på marginal jord (og dermed reservere mere produktiv jord til fødevareafgrøder) og til at bruge bagasse. Med mindre modifikation kan den også tilpasses til at producere vedvarende diesel, hvis fremtidige regler giver støtte til det samme, siger Amit Gokhale, en anden af ​​hovedforfatterne.

Sukkerrørsbioraffinaderier producerer i dag ethanol, sukker og elektricitet, bemærker Gokhale. Udvidelse af produktlisten til at omfatte flybrændstoffer, smøreoliebaseolier og biodiesel kunne give operatører mulighed for at styre deres markeds-/prisrisici bedre.

Det er et prisværdigt mål, men implementering af nye teknikker i kommerciel skala er fortsat en betydelig udfordring - som Berkeley-forskerne erkender. Biobrændstofpriserne vil sandsynligvis forblive højere end for fossile brændstoffer i en overskuelig fremtid, siger Bell. At få disse priser ned vil kræve at bevæge sig længere op i produktionskæden og finde nye, mere kraftfulde mikrober, der kan strømline processen med at omdanne biomasse til brændstof. Michelle O'Malley, der leder en bioteknologisk forskningsgruppe ved University of California, Santa Barbara , arbejder på at kombinere mikrober indsamlet i naturen - i dyrenes tarme, for det meste - til designede samfund, der kan omdanne biomasse direkte til brændstof, hvilket springer over forbehandlingstrinnet for at spare tid og omkostninger.

Vi forsøger at opbygge syntetiske partnerskaber for at gøre ting, som ikke én af de enkelte mikrober kunne gøre på egen hånd, siger O'Malley. Tanken er at konsolidere hele processen, fra rå biomasse til værdiskabende produkter. Det er virkelig det, der hidtil har forbudt økonomisk produktion af biobrændstoffer.

Resultatet, siger hun, ville være et scenarie, der ændrede spillet.

Ændring af biobrændstofspillet vil sandsynligvis tage år, da førstegenerationsethanoler viger for avancerede biobrændstoffer produceret ved mere effektive processer ved hjælp af mere kraftfulde mikrobielle midler og katalysatorer. Det handler virkelig om at have tålmodighed og vedholdenhed til at stå op for en ny industri, siger Jonathan Male, der leder U.S. Department of Energy's Bioenergy Technologies Office . Når du begynder at opskalere, stiger kompleksitetsniveauerne dramatisk, ligesom risiciene.

skjule