211service.com
Vid ett vägskäl söker biobränslen en ny väg framåt
En grupp forskare vid Lawrence Berkeley National Laboratory och University of California, Berkeley, har försökt kartlägga en väg framåt för den belägrade biobränsleindustrin, som de beskriver som en ny metod för att producera förnybart flygbränsle . Att använda sockerrör och sockerrörsavfallet som kallas bagasse, den nya processen (beskrivs i en tidning i senaste numret av Proceedings of the National Academy of Sciences ) skulle kunna göra det möjligt för gröna raffinaderier att lägga ut en rad produkter, inklusive biobaserat flygbränsle och basoljor för bilsmörjmedel.
Biofoels producenter behöver ny teknik för att omvandla sockerrör till kommersiellt gångbara produkter.
Forskningen dyker upp i en tid då biobränslen har nått ett vägskäl. Krympande statlig finansiering, besvikelse från investerare, låga oljepriser och oro över förlusten av matodlingsmark för att odla majs och sockerrör för biomassa har tillsammans fört industrin nära stillastående. Även om produktionen av förnybara bränslen i USA fördubblades mellan 2007 och 2013, har användningen av biobränslen som en procentandel av det totala transportbränslet knappt visats. Och medan de flesta stora flygbolag har biobränsleprogram i något skede, har flyget – som behöver mycket energität, syrefritt bränsle – visat sig vara ett särskilt tufft område att penetrera.
Som ett resultat av detta har framtiden för Renewable Fuel Standard, som släpptes 2005 och utökades under Energy Independence and Security Act (EISA) från 2007, ifrågasatts.
Den nuvarande första generationens biobränslen använder huvudsakligen livsmedelsgrödor som råvara och är antingen dyra eller har blygsamma förbättringar [växthusgaser] jämfört med petroleumbränslen, avslutade man. en rapport som släpptes i april av Columbia Center on Global Energy Policy, skriven av James Stock, professor i politisk ekonomi vid Harvard's Kennedy School och en tidigare medlem av President's Council of Economic Advisers. Utvecklingen och kommersialiseringen av andra generationens biobränslen med låga växthusgaser – avgörande för programmets slutliga framgång – har fallit långt ifrån de mycket ambitiösa målen som anges i EISA.
För att nå dessa mål och föryngra biobränsleindustrin, undersöker forskare på nytt vetenskapen om att utvinna bränsle från biomassa, letar efter effektivare tekniker som använder icke-livsmedelsgrödor, sådana som odlas på marginell mark och avfallsbiprodukter som bagass. En stor barriär är förbehandling - att bryta ner cellväggar för att frigöra socker, som sedan kan jäsas och omvandlas till bränsle.
Berkeley-studien, utförd under ett offentligt-privat forskningspartnerskap som kallas Energy Biosciences Institute (EBI), fokuserar på ketoner, organiska föreningar som härrör från biomassa som kan uppgraderas och behandlas för att producera energitäta föreningar lämpliga för produktion av flygbränslen eller basoljor för fordonssmörjmedel. Alexis Bell, en av uppsatsens huvudförfattare, beskriver det som den första processen att skapa biobränslen som kan driva befintliga jetmotorer utan modifieringar. Processen är designad för sockerrörsproduktion i Brasilien och kan anpassas för att använda grödor som odlas på marginell mark (och därmed reservera mer produktiv mark för matgrödor) och för att använda bagasse. Med mindre modifiering kan den även anpassas för att producera förnybar diesel, om framtida regelverk ger stöd för detsamma, säger Amit Gokhale, en annan av huvudförfattarna.
Sockerrörsbioraffinaderier producerar idag etanol, socker och elektricitet, säger Gokhale. Att utöka produktlistan till att omfatta flygbränslen, smörjmedelsbasoljor och biodiesel skulle kunna göra det möjligt för operatörer att hantera sina marknads-/prisrisker bättre.
Det är ett lovvärt mål, men att implementera nya tekniker i kommersiell skala är fortfarande en betydande utmaning - som Berkeley-forskarna erkänner. Biobränslepriserna kommer sannolikt att förbli högre än för fossila bränslen under överskådlig framtid, säger Bell. Att få ner dessa priser kommer att kräva att man flyttar längre upp i produktionskedjan och hittar nya, kraftfullare mikrober som kan effektivisera processen att omvandla biomassa till bränsle. Michelle O'Malley, som leder en bioteknisk forskningsgrupp vid University of California, Santa Barbara , arbetar med att kombinera mikrober som samlats in i det vilda - i djurtarm, mestadels - till designade samhällen som kan omvandla biomassa direkt till bränsle, vilket gör att förbehandlingssteget går framåt för att spara tid och kostnader.
Vi försöker bygga syntetiska partnerskap för att göra saker som inte en av de enskilda mikroberna skulle kunna göra på egen hand, säger O'Malley. Tanken är att konsolidera hela processen, från råbiomassa till förädlade produkter. Det är verkligen det som hittills förbjudit ekonomisk produktion av biobränslen.
Resultatet, säger hon, skulle bli ett scenario som förändrade spelet.
Att förändra biobränslespelet kommer sannolikt att ta år, eftersom första generationens etanoler ger plats för avancerade biobränslen som produceras genom effektivare processer med kraftfullare mikrobiella medel och katalysatorer. Det handlar verkligen om att ha tålamod och uthållighet att stå upp för en ny bransch, säger Jonathan Male, som leder U.S. Department of Energy's Bioenergy Technologies Office . När du börjar skala upp ökar nivåerna av komplexitet dramatiskt, liksom riskerna.