211service.com
Olja från trä
Det holländska biobränslestartföretaget Bioecon och Khosla Ventures har lanserat ett joint venture som heter Kior, som kommer att kommersialisera Bioecons process för att omvandla jordbruksavfall direkt till bioråolja, en blandning av små kolvätemolekyler som kan bearbetas till bränslen som bensin eller diesel i befintliga oljeraffinaderier. Processen, hävdar Kior, har många fördelar jämfört med andra metoder för att producera biobränslen: den kan visa sig vara relativt billig, förlitar sig på en giftfri katalysator, utnyttjar den nuvarande bränsleraffinerings- och transportinfrastrukturen och producerar rent brinnande bränslen som kan användas i befintliga motorer.
Fossilfri: Biobränslestart Kior säger att dess nya termokemiska process kan producera bioråolja, en kolväteblandning som nära liknar råolja, från nästan alla jordbruksbiprodukter, inklusive stjälkar och stjälkar av majsväxter (visas här).
Biobränslen ses allmänt som en viktig språngbräda på vägen från fossila bränslen till förnybara energikällor, särskilt för transporter. Användningen av dem skulle också kunna minska utsläppen av koldioxid och andra växthusgaser. Men etanol, det mest producerade biobränslet, innehåller lite energi jämfört med bensin eller diesel. Och en hel del energi går åt till dess produktion: att odla spannmålet från vilket det jäses, destillera det och transportera det. Många biobränsleförstärkare har satt sina förhoppningar på att hitta sätt att producera etanol från cellulosa, den tuffa polymeren som utgör mycket av växtstammar och trä. I praktiken måste dock cellulosa brytas ner till enkla sockerarter innan den kan jäsas till etanol eller omvandlas till syntetisk gas och omvandlas till bränsle. Trots tre decennier av forskning är dessa fortfarande svåra, dyra och energikrävande processer som ännu inte är kommersiellt gångbara. Dessutom visar nyare forskning att etanol, som är mycket flyktig, faktiskt kan förvärra smogproblem när det avdunstar direkt i luften istället för att brinna i fordonsmotorer.
Sättet att göra cellulosabaserade biobränslen livskraftiga, säger Bioecons grundare, Paul O'Connor, är att använda katalysatorer för att omvandla biomassa till en kolväteråolja som kan bearbetas till bensin och diesel i befintliga petroleumraffinaderier. Efter årtionden att utveckla katalysatorer för petroleumindustrin startade O’Connor Bioecon i början av 2006 för att utveckla metoder för att omvandla biomassa direkt till biobränslen. Hans första framgång är en katalytisk process som kan omvandla cellulosabiomassa till kortkedjiga kolväten som är cirka sex till tretton kolatomer långa. Khosla Ventures gick med på att tillhandahålla en icke avslöjad summa av serie A-finansiering till spinoff Kior för att kommersialisera processen. Vinod Khosla, grundare av riskfonden, tror att omvandling av biomassa till flytande transportbränslen är nyckeln till att minska utsläppen av växthusgaser och kompensera för minskande petroleumreserver. Khosla finansierar ett antal startups för biobränslen med konkurrerande teknologier och säger att Kiors tillvägagångssätt är unikt. De har några mycket smarta proprietära katalytiska metoder som är ganska övertygande, säger han. De kan producera relativt billig råolja – det är attraktivt.
Den mest effektiva metoden för att omvandla biomassa till bränsle är att utsätta den för höga temperaturer och högt tryck för att producera syntetisk gas, eller syngas. I närvaro av en katalysator reagerar syngasen för att producera bränslen som etanol eller metanol (används som tillsats i biodiesel). Men detta är en kostsam process, och katalysatorer som kan motstå syngasens höga temperatur är dyra och ofta giftiga.
Försök att producera bränsle genom att direkt exponera jordbrukscellulosa för en katalysator har haft liten framgång eftersom det mesta av cellulosan är fångad inuti växtstammar och stjälkar. O'Connor säger att medan Bioecon-forskarna utvecklar nya katalysatorer, är deras biomassakrackningsprocess det verkliga genombrottet. Med hjälp av egenutvecklade metoder har de kunnat infoga en katalysator inuti biomassans struktur, vilket förbättrat kontakten mellan materialen och ökat effektiviteten i processen. Även om O'Connor inte kommer att gå in på detaljer, säger han att den mest grundläggande versionen av tekniken kan involvera impregnering av biomassan med en lösning som innehåller katalysatorn; katalysatorn skulle sedan omkristalliseras. Det vi gör nu är att förbättra metoden för att göra det enklare och billigare, säger O’Connor.
En sådan metod skulle eliminera behovet av de superhöga temperaturerna och giftiga katalysatorer som används i andra termokemiska metoder för produktion av cellulosa-biobränsle. Medan O'Connor säger att han fortfarande förbättrar Kiors katalysator, är hans första versioner olika typer av modifierade leror, som är både billiga och miljövänliga. Produkten är också av hög kvalitet och innehåller mindre syra, syre och vatten. Dessa egenskaper gör den lämplig för förbränning som eldningsolja eller för användning i petroleumraffinaderier, som kan använda befintliga processer och utrustning för att omvandla den till de längre kolvätekedjorna av bensin och diesel.
Bioecon har producerat mängder av sin bioråolja i labbskala, några gram åt gången, från material som träspån, sockerrörsavfall och olika gräs. Även om insatsmaterialet påverkar avkastningen något, säger O'Connor att produktionen är väldigt lika, så vi har ingen riktig preferens. Detta innebär att processen kan fungera runt om i världen, med vilken biomassa som än är tillgänglig lokalt, nästan året runt.
Kior för redan nu samtal med minst två oljebolag för att etablera partnerskap för att vidareutveckla tekniken. Man startar en pilotanläggning med ett företag som ska producera cirka 20 kilo bioråolja om dagen inom sex till tolv månader, säger Kiors vd Rob van der Meij. Om allt går väl kan processen skalas upp till en produktion på hundratals kilo per dag till 2009, och raffinerade versioner av Kiors bioråolja kan blandas in i bensin eller diesel 2010. Förutom att vara förnybara skulle dessa bränslen ha lägre svavelhalt och lägre svavelhalt. kvävehalt, vilket borde minska smog i städer som Los Angeles och Houston.
På grund av dess förmåga att glida in i den befintliga petroleumraffinerings- och leveransinfrastrukturen har tekniken en enorm kostnadsfördel, säger O’Connor. Det skulle också kunna antas mycket snabbare, enligt Khosla. Om du kan göra en lösning som är kompatibel med oljebolagen och deras nuvarande raffinaderier blir det mycket lättare för dem att bli bekväma med det, säger han. Att få in dem i spelet skulle vara ett stort tillskott.
Steve Deutch, en senior forskare vid National Renewable Energy Laboratory, säger att den lilla information som Kior har släppt om sin process är rimlig nog, men att tills detaljerna är tillgängliga är företagets påståenden inte riktigt möjliga att utvärdera. Den största utmaningen för Kior, eller alla som arbetar med cellulosabränslen, säger Deutch, är att utveckla en process som är enkel nog att komma nära källorna till biomassa-gårdar. Att samla biomassa och få tillräckligt med den på ett ställe för att göra skillnad är ett problem i biomassavärlden, säger Deutch. Lastbilskostnaderna kan bli orimliga. Du vill förbearbeta den på gården och sedan skicka en högdensitets- och högenergimellanprodukt till bearbetningsanläggningarna.