211service.com
Öka cellulosabaserade biobränslen
Energidepartementets Nationella laboratorier för förnybar energi (NREL) ska börja arbeta med att testa en katalysator utvecklad av Dow Chemical, industrijätten baserad i Midland, MI, för att se om den kan användas för att kraftigt öka produktionen av etanol tillverkad av biomassa.
Biobränslepakt: NREL och Dow Chemical samarbetar för att förbättra termokemiska processer för att göra etanolbiobränsle från cellulosabaserad biomassa, såsom träavfall. Grupperna hoppas kunna använda en Dow-katalysator för att förbättra omvandlingen av syngas till etanol.
Partnerskapet kommer att försöka göra etanolbiobränsle från cellulosabaserad biomassa, såsom avfall från majs eller trä, med hjälp av termokemiska processer. Specifikt vill NREL använda en Dow-katalysator för att omvandla syngas - en blandning av väte och koldioxid gjord från förgasning av biomassan - till en blandning av alkoholer, inklusive etanol. Det gemensamma avtalet uppmanar parterna att demonstrera processen i pilotskala och utvärdera genomförbarheten av en integrerad anläggning i kommersiell skala.
Förhoppningen är att en molybdensulfatkatalysator utvecklad av Dow på 1980-talet kommer att förbättra syngasomvandlingsprocessen. Om en katalytisk process lyckas kan en katalytisk process teoretiskt uppnå produktionshastigheter på 130 liter alkohol per ton biomassa, en betydande förbättring av avkastningen på 60 till 80 gallon som produceras av befintliga biokemiska jäsningsanläggningar, säger Mark Jones, en forskare inom teknikstrategiutveckling med Dow.
NREL utvecklar redan termokemiska reaktioner, såsom förgasning, för att göra etanol från biomassa. Jämfört med biokemiska etanoljäsningsanläggningar är termokemisk produktion mycket snabbare, säger Stephen Gorin, senior forskare med NREL, i Golden, CO. Genomströmningen är mycket hög, säger han. Framifrån och bak, du pratar om sekunder i motsats till fem till sex dagar med biokemisk produktion.
De höga temperaturerna som används vid förgasning kan bryta ner nästan vilken form av biomassa som helst och klarar enkelt av den höga ligninhalten som kan utgöra så mycket som 25 procent av många former av biomassa. Detta innebär att icke-ätbara råvaror, såsom träavfall och stjälkar och blad från grödor, kan användas.
Men ett problem med termokemisk produktion ligger i slutskedet av syntesen, där katalysatorer används för att omvandla syngasen till en blandad blandning av alkoholer som innehåller etanol. NREL vill göra processen mer selektiv för syntesen av etanol och öka utbytet.
Det är vettigt för NREL att slå sig samman med Dow, säger Gorin, eftersom kemiföretaget har haft en lång erfarenhet av att veta hur man producerar katalysatorn, samt expertis i att skala upp industriella processer till storlekar som är nödvändiga för kommersiell produktion.
Dow har arbetat på sin katalysator ganska länge, säger Paul Dauenhauer, kemiingenjör vid University of Minnesota , i Minneapolis. Med det termokemiska tillvägagångssättet för att tillverka biobränsle är det katalytiska steget att omvandla syngas till alkoholer den begränsande faktorn när det gäller kostnad och design, säger han. Den andra begränsande faktorn är skalning. Det är långt ifrån okomplicerat att ta en pilotanläggning och försöka få samma resultat i industriell skala, säger Dauenhauer.
Dow är övertygad om att katalysatorn kommer att uppnå den avkastning som NREL behöver, men den utmanande delen är att skala upp produktionen, säger Jones. Det finns alla möjliga variabler som kan förändras när storleken på en produktionslinje ökas, som värmehastigheter, design av utrustning och hantering av föroreningar, säger han. Dow har redan skalat upp den fullständiga produktionen av molybdensulfatkatalysatorn, säger Jones. Och Dow har visat etanolproduktion med en tonskvantitet biomassa.
I utbyte för sitt bidrag får Dow NRELs expertis inom storskalig förgasning. Dows intresse för etanolproduktion ligger inte i att utveckla transportbränslen, utan snarare i att minska sitt eget beroende av olja, säger Jones. Den petrokemiska industrin står bara för cirka 1 procent av den totala oljeförbrukningen, men den behöver den ändå som råvara för att producera det stora utbudet av material. Vårt mål är att försöka förbättra vår råvaruposition, säger Jones.
Särskilt etanol är en väldigt trevlig föregångare för att komma till eten, säger han. Eten är en grundläggande byggsten för många kemikalier och plaster. Råvaror och energikostnader står för närvarande för knappt hälften av Dows totala produktions- och driftskostnader. 2007 spenderade Dow 24 miljarder dollar på att köpa råmaterial och energi.
Målet med partnerskapet är att börja testa och försöka förbättra katalysatorns prestanda redan i oktober, säger Gorin. Men de exakta detaljerna i det treåriga partnerskapet har ännu inte färdigställts, och prestationsmålen för katalysatorn förblir proprietära.