211service.com
Vil celluloseethanol tage fart?
Celluloseholdig ethanol, et brændstof fremstillet af planters stilke og stængler (i stedet for kun fra sukker og stivelse, som med majsethanol), begynder at slå rod i USA. I denne måned brød Celunol, der er baseret i Cambridge, MA, jord på en ethanolfabrik i Louisiana, der vil være i stand til at producere 1,4 millioner gallons af brændstoffet hvert år fra og med 2008. Andre virksomheder er også på vej frem med planer om at bygge fabrikker.
Alkohol brændstof: Celunol, der er baseret i Cambridge, MA, tester sin cellulose-ethanol-proces i dette pilot-skala anlæg, som omdanner biomasse såsom switchgrass til ethanol. Biomasse opbevares og håndteres i bygningen til højre. Derfra føres det ind i de fire sorte tanke i midten, som indeholder enzymer til at nedbryde cellulose og andre komplekse kulhydrater til dannelse af simple sukkerarter, der kan gæres i øltanken nedenfor. Der har den producerede væske samme alkoholkoncentration som øl. Derefter destilleres øllet i den høje kolonne til venstre for midten, inden det opbevares i ethanoltanke til venstre. Celunol startede byggeriet på en meget større cellulose-ethanolfabrik i denne måned.
Men eksperter fra industri- og miljøgrupper siger, at uden lånegarantier og andre incitamenter vil den begyndende industri ikke komme ud af den nuværende demonstrationsfase for at producere kommercielle mængder ethanol. Og uden det kan det være umuligt at opfylde præsident Bushs ambitiøse mål om at producere 35 milliarder gallons vedvarende brændstoffer om året inden 2017.
Multimedier
Se et diasshow af Celunols proces.
Celluloseholdig ethanol er attraktivt, fordi råvaren, som omfatter hvedehalm, majskomfur, græs og træflis, er billig og rigelig. At omdanne det til ethanol kræver mindre fossilt brændstof, så det kan have en større effekt end majsethanol på at reducere udledningen af drivhusgasser. Også en hektar græs eller andre afgrøder, der dyrkes specifikt til at lave ethanol, kunne producere mere end to gange antallet af gallons ethanol som en hektar majs, delvist fordi hele planten kan bruges i stedet for kun kornet. Det er gode nyheder, fordi mange eksperter vurderer, at majs-ethanolproducenter vil løbe tør for jord, delvist på grund af konkurrerende efterspørgsel efter majsbaserede fødevarer, hvilket begrænser den samlede produktion til omkring 15 milliarder gallons brændstof. (Allerede majs-ethanol-fabrikker – eksisterende og planlagte, kombineret – har en kapacitet på omkring 11 milliarder gallons.) Den større produktivitet af celluloseholdige kilder skulle i sidste ende give dem mulighed for at producere så meget som 150 milliarder gallons ethanol i 2050, ifølge en rapport fra National Resources Defense Council (NRDC). Det svarer til mere end to tredjedele af det nuværende benzinforbrug i USA.
Men det vil tage noget tid at nå disse produktionsniveauer. Selv at producere nok celluloseholdig ethanol til at opfylde præsidentens mål på 35 milliarder gallon vil være svært. Det vil kræve, at omkring 15 milliarder gallons ville komme fra ikke-majs-kornkilder såsom celluloseholdig ethanol (ca. 5 milliarder gallons kan komme fra biodiesel fra olier i afgrøder som sojabønner). Og at nå 15 milliarder gallons i 2017 vil være en udfordring. I øjeblikket, ifølge ethanolindustriens liste over producenter i USA, kommer ingen af ethanolen fra celluloseholdig biomasse.
Cellulose-ethanolvirksomheder håber på, at de kan nå dette mål. Colin South, præsidenten for Mascoma Corporation, også baseret i Cambridge, siger, at hvis alt går vel, kan celluloseholdig ethanol levere halvdelen af målet på 35 milliarder gallon i 2017. Men indtil videre har Mascoma kun annonceret planer om at bygge et demonstrationsanlæg med en kapacitet på omkring en halv million liter brændstof om året. Det anlæg skulle stå klar om 18 måneder, siger South. Men som det er tilfældet med det nye Celunol-anlæg, vil anlæggets primære formål være at demonstrere, at virksomhedens teknologi kan fungere i stor skala; det vil ikke altid fungere med fuld kapacitet, da systemet bruges til at teste nye omkostningsbesparende teknologier.
Andre virksomheder planlægger at bygge anlæg, men disse er også relativt små. Range Fuels (tidligere Kergy), baseret i Broomfield, CO, planlægger at påbegynde byggeriet i år på en 10 millioner gallon-gallon-per-år-fabrik i Georgia, siger CEO Mitch Mandich. Et stort majskornethanolfirma, Abengoa Bioenergy, i St. Louis, bygger en 1,3 millioner gallon biomasseethanolfabrik i Spanien. Men selv tilsammen vil disse anlæg kun levere en lille brøkdel af målet på 15 milliarder gallon.
Det er et kæmpe mål, siger John Howe, vicepræsident for public affairs hos Celunol. Det er langt ud over, hvad en enkelt virksomhed eller et stort antal virksomheder [kan] gøre. Det vil kræve en massiv national indsats at komme tæt på det mål.
Med national indsats mener han dels penge til lånegarantier, der skal tilskynde finansfolk til at finansiere opførelsen af store kommercielle anlæg. Virksomhedsledere og fortalere for celluloseholdig ethanol er enige om behovet for sådan statshjælp. Iogen Corporation, i Ottawa, Canada, er et eksempel. Virksomheden har produceret celluloseholdig ethanol siden 2004 og har allerede et næsten 700.000 gallon pr. år demonstrationsanlæg. Men Iogens planer om et anlæg på 20 millioner gallon kommerciel skala er nu sat i bero, da virksomheden afventer lovgivning, der skal vedtages i Canada, USA eller Tyskland, der vil give de økonomiske incitamenter, Iogen har brug for for at bygge så stor en operation.
Alligevel er finansiering måske ikke den eneste hindring: Selv hvis kommercielle anlæg kan bygges, kan processen stadig vise sig at være for dyr til at konkurrere med majsethanol, så yderligere arbejde i laboratoriet kan være nødvendigt. (Se Redesign af livet for at lave ethanol.)
Faktisk er forskere hos celluloseholdige ethanolvirksomheder, nationale laboratorier og akademiske laboratorier engageret i at fortsætte F&U både i at konvertere biomasse til ethanol og i at dyrke mere produktive stammer af biomasse. Lige nu er ombygningen en dyr og vandkrævende flertrinsproces. Nogle grupper håber på at genmanipulere en enkelt organisme til både at nedbryde cellulose til enklere sukkerarter og fermentere alkoholer og derved forenkle processen. Andre arbejder på at forbedre metoder til at omdanne biomasse til ethanol ved hjælp af varme og katalysatorer - metoden, der bruges af Range Fuels. Og virksomheder som Celunol undersøger bedre afgrøder, såsom forfædrene til nutidens sukkerrør, der kan producere mere ethanol pr.
Nogle forskere har endda opgivet ideen om celluloseholdig ethanol og i stedet vendt sig mod kilder som alger til biobrændstoffer. (Se algebaserede brændstoffer, der skal blomstre.) Men Nathanael Greene, en energipolitisk specialist ved NRDC, er fortsat optimistisk. Selvom han mener, det er usandsynligt, at cellulose-ethanol-fabrikker vil producere mere end et par milliarder gallons brændstof i 2017, ville det sætte os i den position, hvor celluloseindustrien virkelig er klar til at begynde at vokse eksponentielt, siger han. Når vi først kommer over den første pukkel, tror jeg, at celluloseindustrien vil vokse ret hurtigt, og [den] har meget større langsigtet vækstpotentiale [end majsethanol].
Greene nævner eksemplet med den nu hurtigt voksende majs-ethanolindustri. Det tog 10 år at få den første milliard gallons og 10 år at få den anden milliard, siger han. Og nu skal vi gå fra 6 til omkring 12 milliarder på 18 måneder.