211service.com
Superkritiskā ūdens izmantošana varētu samazināt etanola izmaksas
Renmatix , startup, kas atrodas Kenesāvā, Džordžijas štatā, izmanto ūdeni augstā spiedienā un temperatūrā, lai koksnes skaidas pārvērstu cukurā, ko pēc tam var raudzēt, lai iegūtu biodegvielu un citas ķīmiskas vielas. Uzņēmums norāda, ka ar šo procesu var ražot cukuru par tādu pašu cenu kā to ražojot no cukurniedrēm, kā rezultātā Brazīlijā ir iegūta rentabla biodegvielas ražošana.
Super pārveidotājs: Šajā Renmatix demonstrācijas rūpnīcā Džordžijas štatā maiss ar maltu koksnes šķeldu nodrošina sistēmu, kas, izmantojot superkritisko ūdeni, pārvērš koksni cukurā.
Renmatix risina visgrūtāko posmu etanola ražošanā no bagātīgiem celulozes materiāliem, piemēram, šķeldas, nevis no kukurūzas vai cukura kultūrām. Kad cukurs ir izgatavots, etanola ražošanai var izmantot to pašu tehnoloģiju, ko izmanto parastā kukurūzas vai cukurniedru etanola rūpnīcā.
Līdz šim Renmatix ir demonstrējis tehnoloģiju tikai nelielā mērogā, izmantojot iekārtu, kas spēj apstrādāt trīs tonnas šķeldas dienā. Tāpat kā ar visiem uzlabotajiem biodegvielas uzņēmumiem, viens no lielākajiem izaicinājumiem būs pārliecināt investorus nodot naudu, kas nepieciešama lielāka komerciāla objekta celtniecībai, lai pierādītu, ka uzņēmums ir komerciāli dzīvotspējīgs. ASV Vides aizsardzības aģentūra ir spiesta atcelt prasības attiecībā uz celulozes etanolu, jo vēl nav uzbūvētas komerciālas rūpnīcas celulozes materiāla pārvēršanai etanolā. Samazinot cukura ražošanas izmaksas no celulozes materiāliem, Renmatix cer beidzot izjaukt šo sastrēgumu.
Pētnieki un uzņēmumi ir izmēģinājuši daudzas metodes, kā celulozi pārvērst cukurā. Daži no tiem ietver biomasas sadalīšanu, izmantojot skābes vai īpaši pielāgotus fermentus. Citi ir saistīti ar siltuma un spiediena izmantošanu, lai biomasu pārvērstu par ūdeņradi un oglekļa monoksīdu, ko var pārvērst biodegvielā, izmantojot neorganiskus katalizatorus. Katrai metodei ir trūkumi: fermenti ir dārgi; skābes ir toksiskas. Abi procesi ir lēni, un tiem ir nepieciešams dārgs aprīkojums. Procesos, kuros izmanto augstu siltumu un neorganiskos katalizatorus, ir arī salīdzinoši zema vēlamo kurināmā iznākums.
Tā vietā, lai izmantotu fermentus vai skābes, Renmatix izmanto superkritisku ūdeni — ūdeni ļoti augstā temperatūrā un spiedienā. Šādos apstākļos celuloze izšķīst un ļoti ātri sadalīsies cukura molekulās. Reakcijas aizņem sekundes, salīdzinot ar dienām dažiem citiem procesiem. Lielā reakcijas ātruma dēļ salīdzinoši neliels iekārtu daudzums var saražot lielu daudzumu cukura, tādējādi samazinot kapitāla izmaksas. Mazākas iekārtas varētu arī ļaut izplatīt biodegvielas ražošanu, tādējādi samazinot biomasas transportēšanas izmaksas.
Cukura piegāde: Renmatix darbinieks sūknē cukuru, kas ražots uzņēmuma jaunajā superkritiskajā ūdens procesā, uzglabāšanas traukā.
Tomēr darbs ar superkritisko ūdeni ir saistīts ar izaicinājumiem. Materiāli, ko var izmantot ar superkritisko ūdeni, ir ierobežoti — tas izšķīdinās, piemēram, stiklu. Īpaši ātrās reakcijas apgrūtina arī to, lai ķīmija nenonāktu pārāk tālu un neradītu nevēlamus blakusproduktus. Iepriekšējos mēģinājumos superkritiskais ūdens ir dehidrējis daļu saražotā cukura, radot savienojumus, kas var saindēt raugu, ko izmanto cukura pārvēršanai etanolā. Parasti šajā procesā no noteikta biomasas daudzuma tiek iegūts arī salīdzinoši neliels cukura daudzums.
Freds Moeslers, Renmatix procesu tehnoloģiju viceprezidents, saka, ka uzņēmums ir pārvarējis šīs problēmas. Uzņēmums nav teicis, kā tas to dara, bet Gerijs Aurands, pētnieks no Aiovas universitātes, kurš ir pazīstams ar uzņēmumu no tā pirmsākumiem (kad tas bija pazīstams kā Sriya Innovations), liek domāt, ka uzņēmums, iespējams, izmanto superkritiskos. ūdens tikai tā procesa daļā.
Biomasas pārvēršana cukurā, izmantojot superkritisko ūdeni, vispirms sasmalcina biomasu mazās daļiņās, pēc tam izšķīdina celulozi ūdenī. To neizšķīdinot, tiks sadalītas tikai celulozes molekulas, kas atrodas daļiņu virsmā, kā rezultātā samazināsies cukura ražošana. Pēc tam, kad celuloze ir izšķīdusi, turpmāka pakļaušana augstām temperatūrām un spiedienam celulozes molekulas sadalīs cukurā.
Aurands saka, ka ūdenim ir jābūt tikai superkritiskam šķīdināšanas posmā. Ja Renmatix varētu izstrādāt sistēmu, lai pārvietotu izšķīdušo materiālu zemākas temperatūras un spiediena zonā, tas varētu palēnināt celulozes sadalīšanās procesu cukurā, novēršot nevēlamu savienojumu veidošanos.
Viss, ko Renmatix ir teicis, ir tas, ka tas izmanto divas darbības, lai sadalītu celulozi un līdzīgu materiālu, hemicelulozi. Celulozes sadalīšana rada glikozi, cukuru, ko raugs var viegli izmantot etanola ražošanai. Sadalot hemicelulozes, rodas cits cukurs, ko sauc par ksilozi, kas nedarbojas ar parasto fermentāciju, bet ko var izmantot dažos progresīvos biodegvielu un bioķīmiskos procesos. Procesa ekonomika būs atkarīga no ksilozes tirgus.
Uzņēmums Renmatix ir savācis daļu naudas rūpnīcai, kas spēj saražot 100 000 tonnu cukura gadā, kas ir pietiekami liela, lai pierādītu, ka šim procesam ir komerciāls potenciāls, teikts tajā. Taču uzņēmums joprojām strādā, lai saņemtu turpmākai darbībai nepieciešamos aizdevumus. Agrāk superkritiskā ūdens izmantošana biomasas apstrādei tika uzskatīta par neekonomisku, tāpēc var izrādīties grūti panākt banku pievienošanos. Par tehnoloģiju ir maz zināms, saka Endijs Adens , bioloģiskās pārstrādes rūpnīcas analīzes vadītājs Nacionālajā atjaunojamās enerģijas laboratorijā Goldenā, Kolorādo. Pamatojoties uz iepriekšējiem aprēķiniem, viņš saka, ka tas, visticamāk, būs dārgi.