211service.com
Kommer cellulosaetanol att ta fart?
Cellulosaetanol, ett bränsle som produceras av stjälkar och stjälkar av växter (snarare än bara från socker och stärkelse, som med majsetanol), börjar slå rot i USA. Den här månaden bröt Celunol, baserat i Cambridge, MA, mark på en etanolfabrik i Louisiana som kommer att kunna producera 1,4 miljoner liter av bränslet varje år från och med 2008. Andra företag går också framåt med planer på att bygga anläggningar.
Alkoholbränsle: Celunol, baserat i Cambridge, MA, testar sin cellulosahaltiga etanolprocess i denna pilotskalaanläggning, som omvandlar biomassa såsom switchgrass till etanol. Biomassa lagras och hanteras i byggnaden till höger. Därifrån matas den in i de fyra svarta tankarna i mitten, som innehåller enzymer för att bryta ner cellulosa och andra komplexa kolhydrater för att bilda enkla sockerarter som kan jäsa i öltanken nedan. Där har vätskan som produceras samma alkoholkoncentration som öl. Därefter destilleras ölet i den höga kolumnen till vänster om mitten innan det lagras i etanoltankar till vänster. Celunol började bygga en mycket större cellulosa-etanolfabrik denna månad.
Men experter från industri- och miljögrupper säger att utan lånegarantier och andra incitament kommer den begynnande industrin att misslyckas med att ta sig ur den nuvarande demonstrationsfasen för att producera kommersiella kvantiteter av etanol. Och utan det kan det vara omöjligt att uppfylla president Bushs ambitiösa mål att producera 35 miljarder liter förnybara bränslen per år till 2017.
Multimedia
Se ett bildspel av Celunols process.
Cellulosaetanol är attraktivt eftersom råvaran, som inkluderar vetehalm, majsstover, gräs och flis, är billig och riklig. Att omvandla det till etanol kräver mindre fossilt bränsle, så det kan ha en större effekt än majsetanol på att minska utsläppen av växthusgaser. Ett tunnland gräs eller andra grödor som odlats specifikt för att göra etanol kan också producera mer än två gånger antalet liter etanol som ett tunnland majs, delvis för att hela växten kan användas istället för bara spannmålen. Det är goda nyheter eftersom många experter uppskattar att majs-etanolproducenter kommer att få slut på mark, delvis på grund av konkurrerande efterfrågan på majsbaserad mat, vilket begränsar den totala produktionen till cirka 15 miljarder liter bränsle. (Redan har majs-etanolfabriker – befintliga och planerade, kombinerat – en kapacitet på cirka 11 miljarder gallon.) Den högre produktiviteten hos cellulosakällor skulle så småningom göra det möjligt för dem att producera så mycket som 150 miljarder gallon etanol år 2050, enligt en rapport från National Resources Defense Council (NRDC). Det motsvarar mer än två tredjedelar av den nuvarande bensinförbrukningen i USA.
Men det kommer att ta lite tid att nå dessa produktionsnivåer. Till och med att producera tillräckligt med cellulosaetanol för att uppfylla presidentens mål på 35 miljarder gallon kommer att vara svårt. Det kommer att kräva att ungefär 15 miljarder gallon skulle komma från icke-majskornskällor som cellulosaetanol (cirka 5 miljarder gallon kan komma från biodiesel från oljor i grödor som sojabönor). Och att nå 15 miljarder gallon till 2017 kommer att vara en utmaning. För närvarande, enligt etanolindustrins lista över tillverkare i USA, kommer ingen av etanolen från cellulosabaserad biomassa.
Cellulosa-etanolföretag är hoppfulla att de kan nå detta mål. Colin South, VD för Mascoma Corporation, också baserad i Cambridge, säger att om allt går bra kan cellulosaetanol leverera hälften av målet på 35 miljarder gallon till 2017. Men hittills har Mascoma bara meddelat planer på att bygga en demonstrationsanläggning med en kapacitet på cirka en halv miljon liter bränsle per år. Den anläggningen ska vara klar om 18 månader, säger South. Men som är fallet med den nya Celunol-fabriken, skulle anläggningens primära syfte vara att visa att företagets teknologi kan fungera i stor skala; det kommer inte alltid att fungera med full kapacitet, eftersom systemet används för att testa nya kostnadsbesparande tekniker.
Andra företag planerar att bygga anläggningar, men dessa är också relativt små. Range Fuels (tidigare Kergy), baserat i Broomfield, CO, planerar att börja bygga i år på en fabrik på 10 miljoner gallon per år i Georgia, säger VD Mitch Mandich. Ett stort etanolföretag för majskorn, Abengoa Bioenergy, i St. Louis, bygger en 1,3 miljoner gallon etanolfabrik för biomassa i Spanien. Men även tillsammans kommer dessa anläggningar att leverera endast en liten bråkdel av målet på 15 miljarder gallon.
Det är ett stort mål, säger John Howe, vicepresident för public affairs på Celunol. Det är långt bortom vad ett företag eller ett stort antal företag [kan göra]. Det kommer att krävas en massiv nationell insats för att komma nära det målet.
Med nationell insats menar han delvis pengar till lånegarantier som ska uppmuntra finansiärer att finansiera byggandet av stora anläggningar i kommersiell skala. Företagsledare och cellulosa-etanolförespråkare är överens om behovet av sådan statlig hjälp. Iogen Corporation, i Ottawa, Kanada, är ett exempel. Företaget har producerat cellulosaetanol sedan 2004 och har redan en demonstrationsanläggning på nästan 700 000 gallon per år. Men Iogens planer för en fabrik på 20 miljoner gallon i kommersiell skala ligger nu på is eftersom företaget väntar på att lagstiftning ska antas i Kanada, USA eller Tyskland som kommer att ge de ekonomiska incitamenten Iogen behöver för att bygga en så stor verksamhet.
Ändå är finansiering kanske inte det enda hindret: även om kommersiella anläggningar kan byggas kan processen fortfarande visa sig vara för dyr för att konkurrera med majsetanol, så ytterligare arbete i labbet kan vara nödvändigt. (Se Omdesigna livet för att göra etanol.)
Faktum är att forskare vid cellulosa-etanolföretag, nationella laboratorier och akademiska laboratorier är engagerade i fortsatt forskning och utveckling både för att omvandla biomassa till etanol och med att odla mer produktiva stammar av biomassa. Just nu är konverteringen en dyr och vattenkrävande flerstegsprocess. Vissa grupper hoppas kunna genmanipulera en enda organism för att både bryta ner cellulosa till enklare sockerarter och jäsa alkoholer, och därigenom förenkla processen. Andra arbetar med att förbättra metoder för att omvandla biomassa till etanol med hjälp av värme och katalysatorer – metoden som används av Range Fuels. Och företag som Celunol undersöker bättre grödor, som förfäderna till dagens sockerrör, som kan producera mer etanol per hektar.
Vissa forskare har till och med gett upp tanken på cellulosaetanol och vänder sig istället till källor som alger för biobränslen. (Se algbaserade bränslen som kommer att blomma .) Men Nathanael Greene, en energipolitisk specialist vid NRDC, är fortfarande optimistisk. Även om han tror att det är osannolikt att cellulosa-etanolfabriker kommer att producera mer än några miljarder liter bränsle till 2017, skulle det sätta oss i en position där cellulosaindustrin verkligen är redo att börja växa exponentiellt, säger han. När vi väl kommer över den första puckeln tror jag att cellulosaindustrin kommer att växa ganska snabbt och [den] har mycket större långsiktig tillväxtpotential [än majsetanol].
Greene nämner exemplet med den nu snabbväxande majs-etanolindustrin. Det tog 10 år att få den första miljarden gallon och 10 år att få den andra miljarden, säger han. Och nu är vi inställda på att gå från 6 till ungefär 12 miljarder på 18 månader.