211service.com
Etanola izgatavošana no šķeldas
Eksperimentālās metodes koksnes šķeldas un zāles pārvēršanai etanolā drīzumā tiks pārbaudītas ražošanas apjomā. Mascoma korporācija , kas atrodas Kembridžā, MA, būvē demonstrācijas iekārtas, kas spēs saražot aptuveni pusi līdz divus miljonus galonu etanola gadā no atkritumu biomasas. Jaunuzņēmums nesen saņēma 30 miljonus ASV dolāru riska kapitāla naudā, kas veicina tā darbības paplašināšanas plānus.
Dartmutas koledžas inženierzinātņu profesora un korporācijas Mascoma līdzdibinātāja Lī Linda pētījumi palīdz samazināt etanola ražošanas izmaksas no celulozes avotiem, piemēram, kukurūzas kātiem un koka skaidām.
Kamēr Mascoma nav sasniegusi savu galīgo mērķi izmantot vienu ģenētiski modificētu organismu, lai koksnes skaidas un citas celulozes izejvielas pārvērstu etanolā, uzņēmums ir izstrādājis ģenētiski modificētas baktērijas, kas var paātrināt daļu etanola ražošanas procesa. Optimizētais process parāda pietiekami daudz solījumu ieguldīt tehnoloģiju paplašināšanā, saka Kolins Sauts, Mascoma prezidents.
Kukurūzas graudu, pašreizējo etanola avotu Amerikas Savienotajās Valstīs, ražošanai nepieciešams liels zemes un enerģijas daudzums. Tas, kā arī pieprasījums pēc kukurūzas kā pārtikas, ierobežo kopējo etanola daudzumu, ko var saražot no kukurūzas, līdz aptuveni 15 miljardiem galonu gadā — apmēram trīs reizes vairāk, nekā tiek saražots pašlaik. Ja degviela aizstās ievērojamu daļu no 140 miljardiem galonu benzīna, ko katru gadu patērē Amerikas Savienotajās Valstīs, etanola ražotājiem būs jāizmanto biomasa, piemēram, koksnes šķelda un zāle. Šie resursi ir lētāki un, iespējams, daudz bagātīgāki, un tos var pārvērst etanolā daudz efektīvāk nekā kukurūzu, jo to audzēšanai nepieciešams mazāk enerģijas (skatiet sadaļu Dzīves pārveide, lai izveidotu etanolu).
Patiešām, etanols no šādiem avotiem varētu aizstāt ļoti lielu daļu benzīna, ko pašlaik izmanto transportlīdzekļiem, saka Gregorijs Stefanopuls, MIT ķīmijas inženierijas profesors. Viņš saka, ka daži eksperti lēš, ka, uzlabojot efektivitāti un augstu etanola daudzumu, visu transportēšanai paredzēto benzīnu varētu aizstāt; piesardzīgākās aplēses liecina, ka varētu tikt nomainīti aptuveni 20 procenti. Cerot izmantot šo potenciālu, daži uzņēmumi, tostarp Celunol , Dedham, MA; Iogen , Otavā, Kanādā, kurā ir esoša demonstrācijas mēroga rūpnīca un kas plāno paplašināt līdz komerciālai ražošanai; un Nacionālā atjaunojamās enerģijas laboratorija (NREL), Golden, CO – strādā, lai izstrādātu labāku tehnoloģiju celulozes etanola ražošanai.
Neskatoties uz tā potenciālu, celulozes etanola ražošana mūsdienās ir dārga. Tas prasa dārgāku aprīkojumu un vairāk apstrādes posmu nekā etanola ražošanai no kukurūzas graudiem. Lai gan gan kukurūza, gan celulozes etanols tiek iegūti, raudzējot cukuru, kukurūzas graudos esošo cieti pārvērst cukurā ir daudz vieglāk nekā sarežģītās celulozes pārvēršanu kukurūzas kātos vai biomasā, piemēram, skaidās. Lai vienkāršotu procesu un samazinātu izmaksas, daudzi pētnieki galu galā cer izveidot vienu organismu, kas var gan sadalīt celulozi, gan pārvērst iegūtos cukurus etanolā. Taču pētījumi jau uzlabo daļu no procesa. Piemēram, pētnieki ir radījuši fermentu kokteili celulozes pārvēršanai cukurā, kas ir simts reižu lētāks nekā iepriekšējās metodes, saka Džordžs Duglass, NREL pārstāvis.
Mascoma koncentrējas uz procesa pirmo posmu uzlabošanu — izejvielu iepriekšēju apstrādi un celulozes pārveidošanu cukuros —, kas, pēc South, ir galvenais izmaksu samazināšanas līdzeklis. Parastā pirmapstrādes posmā materiālus, piemēram, skaidas, iemērc atšķaidītā sērskābes šķīdumā un pēc tam karsē. Tas sadala sarežģītas lignīna struktūras, kas veido vairogu ap celulozi, saka Charles Wyman, Mascoma līdzdibinātājs un ķīmijas un vides inženierijas profesors Kalifornijas Universitātē Riversaidā. Wyman pētījums ir analizējis šajā procesā iesaistītos mehānismus, palīdzot uzņēmumam optimizēt šo soli. Mascoma ir arī izstrādājusi tehnoloģiju, lai uzlabotu nākamo soli: tagad pieejamās celulozes sadalīšanu cukuros, izmantojot organismu ražotus fermentus. Procesa pēdējā daļā šie cukuri tiek raudzēti, lai iegūtu etanolu.
Vaimans lēš, ka uzņēmuma tehnoloģija varētu ražot etanolu par aptuveni tādām pašām izmaksām kā etanola ražošana no kukurūzas un galu galā par mazāku naudu. Tas būtu būtisks uzlabojums salīdzinājumā ar citām tehnoloģijām. Piemēram, NREL izmēģinājuma rūpnīcā veiktā izmaksu analīze liecina, ka celulozes etanola ražošana izmaksātu vairāk nekā divus dolārus par galonu — apmēram divas reizes pārsniedz kukurūzas etanola ražošanas izmaksas. Bet pat NREL pētnieki ir pārliecināti, ka šīs izmaksas tiks samazinātas uz pusi un sešu gadu laikā segs kukurūzas etanola izmaksas, saka Duglass.
Tomēr, lai saražotu pietiekami daudz etanola, lai aizstātu ievērojamu daļu no benzīna patēriņa, joprojām ir vajadzīgi daudzi gadi. Tam būs jāturpina uzlabot gan tehnoloģijas, gan rūpnieciskie procesi, tostarp problēmas, kas saistītas ar liela apjoma biomasas apstrādi. Mēs noteikti vēl neesam tur, saka MIT Stephanopoulos. Mūsdienās procesi ir acīmredzami neekonomiski.
Bet Duglass saka, ka pētnieki ir optimistiski noskaņoti, ka turpmāks finansējums un jaunu rīku izmantošana padarīs iespējamu plaši izplatītu celulozes etanolu: ceļi ir diezgan skaidri.