211service.com
Banbrytande på cellulosaetanol
Range Fuels, en startup baserad i Broomfield, CO, har brutit mark på vad som kan vara den första anläggningen att tillverka kommersiella kvantiteter av etanol från cellulosabaserad biomassa. Men nyheten är inte nödvändigtvis en signal om att etanol från flis och gräs är redo att konkurrera med etanol från majssäd. Kommersiellt gångbar cellulosaetanol kan fortfarande vara många år bort.
Bränslechips: Range Fuels, baserat i Broomfield, CO, har utvecklat en metod för att omvandla träflis till etanol.
Range Fuels-fabriken, som ska ligga i sydöstra Georgien, kan komma att producera etanol redan nästa år. Det finansieras av U.S.A. Department of Energy (DOE) som en del av myndighetens ansträngning att öka användningen av biobränslen. DOE tillhandahåller totalt 76 miljoner dollar till företaget för byggandet av sin nya anläggning. Till en början kommer den att producera 20 miljoner gallon, för att så småningom öka det beloppet till 100 miljoner.
Nästan alla de mer än fem miljarder liter etanol som produceras i USA har tillverkats av majsstärkelse. Men etanol från cellulosakällor är ett attraktivt alternativ eftersom det potentiellt kan kräva mindre fossilbränsleenergi att producera, och dess tillgångar av biomassa är enorma. Faktum är att om biobränslen någonsin ska tränga undan mer än cirka 10 procent av bensinen i USA, kommer cellulosaetanol att vara avgörande. Men att göra etanol från cellulosabiomassa är mycket svårare än att göra det från majsstärkelse. Och processen för att omvandla biomassa till biobränslen har inte varit ekonomiskt lönsam.
Range Fuels VD Mitch Mandich säger dock att företaget kan producera etanol till priser som är konkurrenskraftiga med majsbaserad etanol – även med tanke på de höga kapitalkostnaderna förknippade med att bygga en cellulosa-biobränsleanläggning. Range Fuels har utvecklat en tvåstegs termokemisk process för att omvandla träflis och andra typer av biomassa till en kombination av alkoholer som inkluderar etanol, metanol, propanol och butanol. I det första steget, kallat förgasning, omvandlar värme, tryck och ånga biomassa till en blandning av främst väte och kolmonoxid. Denna gasblandning, som kallas syngas, utsätts sedan för katalysatorer som omvandlar den till alkoholer. Processen liknar Fischer-Tropsch-processen som har använts i decennier för att omvandla kol till flytande bränslen.
Mandich säger att en kombination av en ny, egenutvecklad katalysator och förbättringar i designen och konstruktionen av anläggningen kan göra processen ekonomisk. Dessutom placerar företaget anläggningen nära leveranser av träflis, vilket minimerar transportkostnaderna förknippade med skrymmande biomassa. Dessutom planerar företaget att blanda etanolen med bensin och sälja den lokalt till förare, vilket minskar kostnaderna för att frakta biobränslet.
Men eftersom företaget är starkt beroende av finansiering från den federala regeringen för att bygga den första anläggningen, är det svårt att bedöma om dess process faktiskt är kommersiellt gångbar. Tidigare i år tillkännagav DOE finansiering för sex cellulosa-etanolfabriker. Den första delen av Range Fuels pris kommer att vara 50 miljoner dollar för att bygga en fabrik på 20 miljoner gallon per år. Mandich vägrar att ge uppskattningar på den totala kostnaden för anläggningen. Men den typiska kostnaden för majs-etanolfabriker är cirka 2 USD per gallon kapacitet, eller 40 miljoner USD för en 20 miljoner gallon anläggning. Även om kostnaden för Range Fuels anläggning är dubbelt så mycket som för en konventionell fabrik, eller 80 miljoner dollar, tillhandahåller DOE lejonparten av investeringen – pengar som Mandich säger är mycket viktiga för Range Fuels framgång. Ett sådant stort beroende av statlig finansiering, snarare än av privata investerare, skulle kunna tyda på att kommersiellt gångbar cellulosaetanol fortfarande är en bra bit bort.
Vad mer är, det finns många okända om hur väl den termokemiska processen kommer att fungera när det gäller att tillverka kommersiella kvantiteter. Tidigare försök av forskare vid National Renewable Energy Laboratory (NREL) för att skala upp termokemiska tekniker visade att mindre system som fungerar bra möter problem när bearbetningskammarna är större. Dessutom tenderar anläggningar som arbetar vid höga temperaturer och tryck att försämras snabbt, vilket ökar kostnaderna. Den senare oro kan vara mindre av ett problem nu, men säger Steve Deutsch , en senior forskare vid NREL, på grund av de mer motståndskraftiga materialen.
Termokemiska metoder för att tillverka biobränslen, som Range Fuels tillvägagångssätt, möter också konkurrens från nya biologiska metoder som använder enzymer och organismer för att bryta ner cellulosa och producera etanol. Faktum är att i september meddelade Mascoma, baserat i Cambridge, MA, att de skulle bygga en cellulosafabrik i Monroe County, TN, som kommer att göra etanol från switchgrass. Vid denna tidpunkt är det fortfarande inte klart vilket tillvägagångssätt som kommer att fungera bäst, eftersom ingen anläggning i kommersiell skala av någon av dessa är i drift. Under DOE:s finansiering tidigare i år, stödde byrån både termokemiska och biologiska metoder.
I slutändan är det fortfarande för tidigt att förutsäga hur framgångsrika tidiga försök som Range Fuels kommer att bli. Det är svårt att tjäna pengar på den första av någonting, säger Lanny Schmidt , professor i kemiteknik och materialvetenskap vid University of Minnesota, som också utvecklar termokemiska metoder för att göra biobränsle. Men om den första anläggningen fungerar så bra som Mandich hoppas kan produktionen av cellulosabränsle snabbt accelerera.
Vem vet hur ekonomin kommer att fungera? säger Schmidt. Du måste bygga den och se vad som händer. Det är ett klokt drag från DOE:s sida att prova olika tekniker, eftersom ingen vet vid det här laget vem som kommer att bli vinnaren.