211service.com
Återuppfinna cellulosaetanolproduktion
En startup baserad i Tel Aviv, Israel, ringde HCL-Cleantech har återuppfunnit en hundraårig process som kallas Bergiusprocessen som en mycket billigare metod för att framställa etanol från biomassa. Processen använder koncentrerad saltsyra (HCL) för att bryta ner biomassa till sockerarter men har varit för dyr för kommersiell användning. Företaget säger dock att det har utvecklat ett sätt att återvinna 42 procent av HCL, pumpa tillbaka det i systemet och avsevärt minska kostnaderna för att tillverka etanol.
Den enda riktigt innovativa aspekten av det vi gör är återvinningen av syran, som kostar 10 procent av vad den kostade förr, säger vd Eran Baniel. Men den justeringen väckte intresse från ett antal företag i USA, och nyligen fick HCL-Cleantech 5,5 miljoner dollar i riskkapital från renenergiinvesterare Khosla Ventures och Burrill och Company att bygga en pilotanläggning i USA.
För att producera etanol från cellulosakällor som flis och majsstover, måste råvaran först avskalas i tre delar: lignin, sockerrik cellulosa och hemicellulosa. Dessa två sista delar måste sedan omvandlas till sockerarter, som sedan kan fermenteras till etanol av organismer som jäst. Konventionell etanolteknologi använder utspädda syralösningar i en förbehandlingsfas för att separera lignin från cellulosa och hemicellulosa. Dyra enzymer bryter sedan ner cellulosa och hemicellulosa till enkla sockerarter.
Som ett billigare alternativ använder HCL-Cleantech en mycket starkare, koncentrerad HCL-lösning som kombinerar de två första stegen av etanolproduktionen, samtidigt som man tar bort cellulosakällor och bryter ner dem till fermenterbara sockerarter. Baniel säger att den sura hydrolysen kan pressa upp till 97 procent av sockerarterna ur cellulosakällor som trä. Att använda HCL minskar också mängden oönskade biprodukter som normalt uppstår med mer utspädda syralösningar. Dessutom kan den koncentrerade sura reaktionen inträffa vid låga temperaturer, vilket minskar energin som krävs för att driva systemet.
Återvinning av HCL har dock visat sig vara en knepig utmaning. Forskare har funnit att när HCL bryter ner cellulosakällor som trä till sockerarter, bildar det starka bindningar med vatten som är svåra att bryta. Branscher som återvinner HCL, såsom citronsyratillverkare, använder dyra högtemperatur- och tryckmetoder för att avdunsta vatten, vilket isolerar HCL.
Istället kom forskarna som utvecklade teknologin för HCL-Cleantech på en billigare väg att separera och återvinna HCL. De tog fram ett patentskyddat lösningsmedel som attraherar saltsyra. De blandade detta lösningsmedel med HCL-vattenlösningen och fann att lösningsmedlet bröt HCL-vattenbindningen och extraherade HCL från vattenlösningen. Forskarna utvecklade sedan en metod för att få lösningsmedlet att frigöra HCL som en gas, och pumpa det tillbaka in i systemet för att bryta ner mer cellulosa.
Baniel säger att företagets mål är att samarbeta med jäsningsanläggningar för att slutföra det sista steget av etanolproduktion. När vi började tänkte vi att vi kanske skulle behöva gå hela vägen till biobränsle, säger han. Men vi upptäckte att det finns teknologier för jäsning av sockerarter som är långt före allt vi har.
Företaget räknar med att dess pilotanläggning kommer att vara klar under senare delen av 2010. Under tiden säger Baniel att företaget kommer att testa flera steg i sin process vid olika industrianläggningar i Israel för att se om tekniken kan fungera effektivt i stor skala .
James McMillan, chef för forskning och utveckling av biokemiska raffineringsprocesser vid Nationellt laboratorium för förnybar energi , i Golden, CO, säger att uppskalning av tekniken för att fungera robust är nyckeln till dess långsiktiga framgång. Beviset i puddingen visar att den presterar under robusta förhållanden och kan hantera störningar som händer i den verkliga världen, allt till en kostnad som är attraktiv på marknaden, säger McMillan. Det är det som måste visas. Han tillägger att när det är dags att bygga en anläggning kan företaget behöva investera i dyra material för att innehålla HCL, som är extremt frätande och potentiellt flyktigt, särskilt i sin gasfas.
Ett annat företag som använder koncentrerad syrahydrolys för att producera etanol är BlueFire Etanol , baserat i Irvine, CA. Företaget använder svavelsyra, som är något billigare än HCL, för att bryta ner socker från cellulosahaltiga källor som kommunalt fast avfall och trärester. John Cuzens, teknisk chef på BlueFire Ethanol, säger att återvinning av HCL i gasform kan bidra till att förbättra sockerutbytet. Han varnar dock för att HCL-Cleantech måste ta hänsyn till den ökade risken i samband med potentiella utsläpp av saltgas.
Deras process kan ha klorgas som läcker ut, och klorgasen kommer att korrodera allt utanför och inuti reaktorn, säger Cuzens. Så kolstålgångarna – praktiskt taget allt i anläggningen de måste titta efter.