Uproszczony proces przekształca biomasę drzewną w biopaliwo, mówi grupa Berkeley

Zespoły z Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) i Sandia National Laboratories współpracowały w celu opracowania, jak twierdzą, usprawnionego i wydajnego procesu przekształcania zdrewniałej materii roślinnej (takiej jak przerost lasów i odpady rolnicze) w płynne biopaliwo.

Ten rodzaj materiału drzewnego jest obecnie spalany celowo lub nieumyślnie i jest czynnikiem ryzyka pożarów lasów. Badania zostały opublikowane w czasopiśmie ACS Zrównoważona chemia i inżynieria.

Wysiłki zmierzające do przekształcenia biomasy drzewnej w biopaliwo są zwykle utrudnione przez nieodłączne właściwości drewna, które bardzo utrudniają rozkład chemiczny, według naukowca Erica Sundstroma, który pracuje w jednostce ds. Rozwoju procesów zaawansowanych biopaliw i bioproduktów w Berkeley Lab (ABPDU). Powiedział, że dwa badania jego grupy „wyszczególniają niskokosztową ścieżkę konwersji źródeł biomasy, które w innym przypadku zostałyby spalone na polu lub w stosach ciętych”.

W badaniu prowadzonym przez Sundstroma i Carolinę Barcelos, starszego inżyniera procesu w ABPDU, naukowcy wykorzystali nietoksyczne chemikalia, dostępne w handlu enzymy i specjalnie opracowany szczep drożdży, aby przekształcić drewno w etanol w pojedynczym reaktorze lub „garnku”. ” Co więcej, późniejsza analiza technologiczna i ekonomiczna pomogła zespołowi zidentyfikować niezbędne ulepszenia wymagane do osiągnięcia produkcji etanolu na poziomie 3 USD na ekwiwalent galonu benzyny (EDB) za pośrednictwem tej ścieżki konwersji.

Praca ta jest pozornie pierwszym kompleksowym procesem produkcji etanolu z biomasy drzewnej, charakteryzującym się zarówno wysoką wydajnością konwersji, jak i prostą konfiguracją jednomisową. (Jak każdy kucharz wie, przepisy na jeden garnek są zawsze łatwiejsze niż te wymagające wielu garnków, aw tym przypadku oznacza to również mniejsze zużycie wody i energii).

W uzupełniającym badaniu, prowadzonym przez Johna Gladdena i Lalitendu Das z Joint BioEnergy Institute (JBEI), zespół dostroił proces w jednym naczyniu, tak aby mógł przekształcić biomasę drzewną pochodzącą z Kalifornii - taką jak sosna, migdał, orzech, i szczątki jodły - z taką samą wydajnością, jak istniejące metody stosowane do przetwarzania biomasy zielnej, nawet jeśli wsad stanowi mieszankę różnych rodzajów drewna.

„Usuwając biomasę drzewną z lasów, takich jak porośnięte sosny Sierra, oraz z obszarów rolniczych, takich jak sady migdałowe w Central Valley w Kalifornii, możemy rozwiązać wiele problemów naraz: katastrofalne pożary w stanach zagrożonych pożarem, zagrożenie zanieczyszczenia powietrza spowodowane kontrolowanym spalaniem. resztek pożniwnych i naszej zależności od paliw kopalnych ”- powiedział Das, pracownik naukowy z tytułem doktora w JBEI i Sandia. „Poza tym znacznie ograniczylibyśmy ilość węgla dodawanego do atmosfery i stworzylibyśmy nowe miejsca pracy w branży bioenergetycznej”.

Etanol jest już stosowany jako dodatek zmniejszający emisje w konwencjonalnej benzynie, stanowiąc zwykle około 10% gazu, który wpompowujemy do naszych samochodów osobowych i ciężarowych. Niektóre pojazdy specjalistyczne są przystosowane do zasilania paliwem o wyższej zawartości etanolu do 83%. Ponadto etanol wytwarzany z biomasy roślinnej można wykorzystać jako składnik do produkcji bardziej złożonych olejów napędowych i paliw do silników odrzutowych, które pomagają w dekarbonizacji trudnych do elektryfikacji sektorów lotnictwa i transportu towarowego. Obecnie najpowszechniejszym źródłem bioetanolu są ziarna kukurydzy - skrobiowy materiał, który jest znacznie łatwiejszy do rozkładu chemicznego, ale wymaga ziemi, wody i innych zasobów do produkcji.

Badania te wskazują, że biomasę drzewną można skutecznie rozłożyć i przekształcić w zaawansowane biopaliwa w zintegrowanym procesie, który jest konkurencyjny cenowo w porównaniu z etanolem z kukurydzy na bazie skrobi. Technologie te można również wykorzystać do produkcji biopaliw typu „drop-in”, które są chemicznie identyczne ze związkami już obecnymi w benzynie i oleju napędowym.

Kolejnym krokiem w tych działaniach jest opracowanie, zaprojektowanie i wdrożenie technologii na skalę pilotażową, która jest zdefiniowana jako proces, w którym konwertuje się 1 tonę biomasy dziennie. Zespoły Berkeley Lab współpracują z Aemetis, firmą zajmującą się zaawansowanymi paliwami odnawialnymi i biochemikaliami z siedzibą w Bay Area, aby skomercjalizować technologię i uruchomić ją na większą skalę po zakończeniu fazy pilotażowej.

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