Strømlinjeformet prosess konverterer treaktig biomasse til biodrivstoff, sier Berkeley-gruppen

Team fra Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) og Sandia National Laboratories har samarbeidet for å utvikle det de hevder er en strømlinjeformet og effektiv prosess for å konvertere treaktig plantemateriale (som skogovervekst og landbruksavfall) til flytende biodrivstoff.

Denne typen tremateriale brennes for tiden enten med vilje eller utilsiktet, og er en risikofaktor i skogbranner. Forskningen er publisert i tidsskriftet ACS Sustainable Chemistry & Engineering.

Arbeidet med å konvertere treaktig biomasse til biodrivstoff hindres typisk av treets iboende egenskaper som gjør det svært vanskelig å bryte ned kjemisk, ifølge forsker Eric Sundstrom, som jobber ved Berkeley Labs Advanced Biofuels and Bioproducts Process Development Unit (ABPDU). Han sa at gruppens to studier "detaljer en rimelig konverteringsvei for biomassekilder som ellers ville blitt brent i felt eller i skråhauger".

I en studie ledet av Sundstrom og Carolina Barcelos, en senior prosessingeniør ved ABPDU, brukte forskerne ikke-giftige kjemikalier, kommersielt tilgjengelige enzymer og en spesialkonstruert gjærstamme for å omdanne tre til etanol i en enkelt reaktor, eller "gryte. ” Videre hjalp en påfølgende teknologisk og økonomisk analyse teamet med å identifisere de nødvendige forbedringene som kreves for å nå etanolproduksjon til $3 per bensingallonekvivalent (GGE) via denne konverteringsveien.

Arbeidet er tilsynelatende den første ende-til-ende-prosessen noensinne for etanolproduksjon fra treaktig biomasse med både høy konverteringseffektivitet og en enkel en-beholder-konfigurasjon. (Som enhver kokk vet, er oppskrifter med én gryte alltid enklere enn de som krever flere gryter, og i dette tilfellet betyr det også lavere vann- og energiforbruk.)

I en komplementær studie, ledet av John Gladden og Lalitendu Das ved Joint BioEnergy Institute (JBEI), finjusterte et team én-pot-prosessen slik at den kunne konvertere California-basert treaktig biomasse – som furu, mandel, valnøtt, og granrester – med samme effektivitetsnivå som eksisterende metoder som brukes til å omdanne urteaktig biomasse, selv når input er en blanding av ulike tretyper.

"Ved å fjerne treaktig biomasse fra skoger, som de gjengrodde furuene i Sierra, og fra jordbruksområder som mandelhagene i Californias Central Valley, kan vi løse flere problemer på en gang: katastrofale skogbranner i brannutsatte stater, luftforurensningsfarer fra kontrollert brenning av avlingsrester, og vår avhengighet av fossilt brensel," sa Das, en postdoktor ved JBEI og Sandia. "I tillegg vil vi redusere mengden karbon som tilføres atmosfæren betydelig og skape nye arbeidsplasser i bioenergiindustrien."

Etanol brukes allerede som et utslippsreduserende tilsetningsstoff i konvensjonell bensin, og utgjør typisk omtrent 10 % av gassen vi pumper inn i våre biler og lastebiler. Noen spesialkjøretøy er designet for drivstoff med høyere etanolsammensetninger på opptil 83 %. I tillegg kan etanolen som genereres fra plantebiomasse brukes som en ingrediens for å lage mer komplekse diesel- og jetdrivstoff, som er med på å avkarbonisere luftfarts- og fraktsektorene som er vanskelig å elektrifisere. For tiden er den vanligste kilden til biobasert etanol maiskjerner – et stivelsesholdig materiale som er mye lettere å bryte ned kjemisk, men som krever land, vann og andre ressurser for å produsere.

Disse studiene indikerer at treaktig biomasse effektivt kan brytes ned og omdannes til avansert biodrivstoff i en integrert prosess som er kostnadskonkurransedyktig med stivelsesbasert maisetanol. Disse teknologiene kan også brukes til å produsere "drop-in" biodrivstoff som er kjemisk identiske med forbindelser som allerede finnes i bensin og diesel.

Det neste trinnet i dette arbeidet er å utvikle, designe og distribuere teknologien i pilotskala, som er definert som en prosess som konverterer 1 tonn biomasse per dag. Berkeley Lab-teamene jobber med Aemetis, et avansert fornybart drivstoff og biokjemikalier basert i Bay Area, for å kommersialisere teknologien og lansere den i større skalaer når pilotfasen er fullført.

Kilde: https://envirotecmagazine.com/2021/04/16/streamlined-process-converts-woody-biomass-into-biofuel-says-berkeley-group/