211service.com
Billig Etanol från däck och papperskorgar
Igår kl Nordamerikanska internationella bilmässan i Detroit, General Motors meddelade ett samarbete med Coskata i Warrenville, IL, ett nytt företag som hävdar att det kan göra etanol från träflis, gräs och skräp – inklusive gamla däck – för en dollar per gallon. Det är betydligt mindre än det kostar att tillverka biobränslet från majskorn, som är källan till nästan all etanol som tillverkas i USA.
Bränslefibrer: Ett knippe av ihåliga fibrer är hjärtat i en ny process för att tillverka etanol från andra källor än majs. Organiska material värms upp för att bilda en blandning av väte, koldioxid och kolmonoxid. När den avbildade bioreaktorn är i drift strömmar gaserna genom mitten av fibrerna och matar bakterier som växer på utsidan. Bakterierna omvandlar gaserna till etanol.
Coskatas chefer, som fram till tillkännagivandet hade hållit företagets existens och teknologi hemligt, säger att de har utvecklat en hybridmetod som involverar både termokemiska och biologiska processer för att tillverka etanol. Fram till nu har de flesta forskare fokuserat på att utveckla antingen termokemiska eller biologiska metoder. Coskata säger att förutom att vara billigare än andra etanolproduktionsprocesser under utveckling, använder dess teknologi mindre energi och vatten.
GM kommer att ge ekonomiskt, tekniskt och marknadsföringsstöd till Coskata för att hjälpa den att skala upp sin process, som hittills endast har demonstrerats i labbskala. Coskata håller på att färdigställa en etanolproduktionsanläggning i pilotskala och kommer att tillkännage platser för en anläggning på 40 000 gallon per år och en 100 miljoner gallon per år anläggning i kommersiell skala senare i år.
Coskata ansluter sig till ett antal andra företag som letar efter sätt att tillverka biobränslen från alternativa källor. Ett nytt federalt mandat, undertecknat i lag i slutet av förra månaden, kräver att 36 miljarder liter biobränsle ska produceras till 2022; av det ska 21 miljard gallons komma från andra källor än majssäd. Men hittills har teknik för att tillverka etanol från sådana råvaror inte bevisats kommersiellt.
Coskata-processen börjar med förgasning, en välkänd teknik som innebär att ett brett spektrum av organiska material värms upp tills deras komponenter lossnar och bildar syntesgas, en blandning av väte, kolmonoxid och koldioxid. Sedan, istället för att använda kemiska katalysatorer för att omvandla syngasen till olika alkoholer som görs i konventionella processer (se Breaking Ground on Cellulosic Ethanol), använder Coskata nya bakteriestammar för att omvandla den till etanol. Eftersom etanol är den enda produkten ger tekniken ett bättre totalutbyte än katalytiska processer. Bakterier är också lättare att arbeta med än katalysatorer på något sätt. Till exempel är de inte lika noga med förhållandet mellan gaser i syngasen. Det är teoretiskt möjligt att mata vår organism uteslutande med kolmonoxid och det kommer att göra etanol av det, säger Richard Tobey, vice vd för R&D och ingenjörskonst på Coskata. Du kan inte göra det med de katalytiska metoderna.
Hybridsystemet gör det praktiskt att använda ett alternativ till det konventionella destillationssteget som används vid etanolproduktion; Coskata-versionen använder bara hälften så mycket energi. I denna alternativa process, kallad ånggenomträngning, passerar vatten och etanolånga genom ett rörliknande membran. Mot slutet har nästan allt vatten tagits bort, vilket lämnar efter sig etanol som är 99,7 procent rent. Vanliga jäsningsprocesser ger en buljong av vatten och etanol full av bearbetad biomassa som skulle täppa till ett sådant membran.
Åtminstone ett annat företag har provat en hybridmetod för att tillverka etanol: biobränsleföretaget BRI Energy hittade liknande bakterier som kan bearbeta syngas. Men Andy Aden, en senior forskare som undersöker cellulosaetanol vid National Renewable Energy Laboratory i Golden, CO, säger att ett problem med sådana tillvägagångssätt är att det har varit svårt att göra syngasen tillgänglig för bakterierna, eftersom syngas inte löser sig lätt i vatten . Coskata har tacklat detta problem med en ny bioreaktordesign där bakterier växer i täta biofilmer på utsidan av ihåliga fibrer. Syngas pumpas genom insidan av dessa fibrer och diffunderar genom dem direkt till biofilmen. Aden säger att biofilmsmetoden låter lovande, även om han varnar för att sådana system har varit svåra att skala upp till kommersiell skala.
Medan Coskata säger att dess process kan fungera med ett mycket brett utbud av råvaror, kan den i praktiken vara bäst lämpad för specifika material. Jag tror att det kommer att fungera väldigt bra för trämaterial och kanske nästan unikt bra för kommunalt fast avfall och en del av dessa andra koldioxidavfall, som däck, säger Bruce Dale, professor i kemiteknik och materialvetenskap vid Michigan State University. Men han säger att biologiska tillvägagångssätt kan fungera bättre med råvaror som switchgrass.
Hittills tillverkar företaget etanol bara några droppar åt gången. Ekonomin för processen i kommersiell skala kommer att bero på ett antal faktorer, inklusive hur mycket råvaran kostar och om systemet fungerar bra i större bioreaktorer.