Оптимізований процес перетворює деревну біомасу на біопаливо, каже Berkeley Group

Команди з Національної лабораторії Лоуренса Берклі (Berkeley Lab) і Sandia National Laboratories співпрацювали, щоб розробити, як вони стверджують, спрощений і ефективний процес перетворення деревної рослинної маси (такої як порослі лісу та сільськогосподарські відходи) на рідке біопаливо.

Цей вид деревного матеріалу в даний час спалюється навмисно чи ненавмисно і є фактором ризику виникнення лісових пожеж. Дослідження опубліковано в журналі ACS Sustainable Chemistry & Engineering.

Зусилля з перетворення деревної біомаси на біопаливо, як правило, заважають властивостям деревини, які ускладнюють її хімічний розщеплення, за словами дослідника Еріка Сундстрома, який працює в підрозділі розвитку передового біопалива та біопродуктів (ABPDU) лабораторії Берклі. Він сказав, що два дослідження його групи «деталізують недорогий шлях перетворення джерел біомаси, які в іншому випадку спалювали б у полі або в купах».

У дослідженні під керівництвом Сундстрома та Кароліни Барселос, старшого інженера-технолога ABPDU, вчені використовували нетоксичні хімічні речовини, комерційно доступні ферменти та спеціально розроблений штам дріжджів для перетворення деревини на етанол в одному реакторі або «горщику». » Крім того, подальший технологічний та економічний аналіз допоміг команді визначити необхідні вдосконалення, необхідні для досягнення виробництва етанолу на рівні 3 доларів США за еквівалент бензинового галону (GGE) за допомогою цього шляху перетворення.

Ця робота, мабуть, є першим в історії наскрізним процесом виробництва етанолу з деревної біомаси, який має як високу ефективність перетворення, так і просту конфігурацію з одним резервуаром. (Як відомо будь-якому кухарю, рецепти з однією каструлею завжди легші, ніж ті, що вимагають кількох каструль, і в цьому випадку це також означає менше споживання води та енергії.)

У додатковому дослідженні під керівництвом Джона Ґладдена та Лалітенду Даса з Об’єднаного інституту біоенергетики (JBEI) команда налагодила процес в одній ємності, щоб він міг перетворювати каліфорнійську деревну біомасу, таку як сосна, мигдаль, волоський горіх, і сміття ялиці – з тим самим рівнем ефективності, що й існуючі методи, що використовуються для перетворення трав’яної біомаси, навіть якщо вхідним матеріалом є суміш різних типів деревини.

«Видаляючи деревну біомасу з лісів, таких як зарослі сосни Сьєрри, і з сільськогосподарських територій, таких як мигдальні сади в Центральній долині Каліфорнії, ми можемо вирішити кілька проблем одночасно: катастрофічні лісові пожежі в пожежонебезпечних штатах, небезпеку забруднення повітря від контрольованого спалювання. рослинних залишків і наша залежність від викопного палива», – сказав Дас, докторант JBEI та Sandia. «Крім того, ми значно зменшимо кількість вуглецю, що додається в атмосферу, і створимо нові робочі місця в біоенергетичній галузі».

Етанол уже використовується як добавка для зменшення викидів у звичайному бензині, зазвичай становить близько 10% газу, який ми закачуємо в наші автомобілі та вантажівки. Деякі спеціальні транспортні засоби розроблені для роботи на паливі з високим вмістом етанолу до 83%. Крім того, етанол, отриманий з рослинної біомаси, можна використовувати як інгредієнт для виготовлення більш складного дизельного та реактивного палива, які допомагають декарбонізувати авіаційний і вантажний сектори, які важко електрифікувати. В даний час найпоширенішим джерелом біоетанолу є кукурудзяні зерна – крохмалистий матеріал, який набагато легше розщепити хімічним шляхом, але для виробництва якого потрібні земля, вода та інші ресурси.

Ці дослідження вказують на те, що деревну біомасу можна ефективно розщепити та перетворити на сучасне біопаливо в інтегрованому процесі, який за ціною конкурує з кукурудзяним етанолом на основі крохмалю. Ці технології також можна використовувати для виробництва біопалива, хімічно ідентичного сполукам, які вже присутні в бензині та дизельному паливі.

Наступним кроком у цих зусиллях є розробка, проектування та впровадження технології в пілотному масштабі, яка визначається як процес, який перетворює 1 тонну біомаси на день. Команди лабораторії Берклі співпрацюють з Aemetis, передовою компанією з відновлюваних джерел палива та біохімікатів, що базується в районі затоки, щоб комерціалізувати технологію та запустити її у більших масштабах після завершення пілотної фази.

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