Μια νέα διαδικασία μπορεί να μετατρέψει το τμήμα λιγνίνης της βιομάζας σε προσιτά καύσιμα. Η λιγνίνη παρέχει ακαμψία σε ένα φυτικό κυτταρικό τοίχωμα , αλλά αυτή η ακαμψία το καθιστά κατάλληλο μόνο για καύση για παραγωγή θερμότητας. Ο Wayne Hicks στο NREL περιγράφει πώς η νέα διαδικασία προεπεξεργασίας «CELF» αποδομεί και κλασματοποιεί τη λιγνίνη και άλλα μέρη της βιομάζας για να δώσει μια ποικιλία προϊόντων: αλκοόλες, εστέρες, καρβοξυλικά οξέα και υδρογονάνθρακες . Θα μπορούσε να επιτρέψει την παραγωγή βιώσιμων αεροπορικών καυσίμων σε τιμή τόσο χαμηλή όσο 3,15 δολάρια ανά γαλόνι ισοδύναμου βενζίνης, σύμφωνα με την έρευνα. Τα βιοδιυλιστήρια CELF μπορούν επίσης να μειώσουν σημαντικά τις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου σε σύγκριση με τις συμβατικές διεργασίες που παράγουν τα ίδια προϊόντα. Ένα μοντέλο βιοδιυλιστηρίου επόμενης γενιάς έχει τη δυνατότητα παραγωγής βιοκαυσίμων και χημικών μέσω μιας διαδικασίας που σύμφωνα με τους ερευνητές έχει αποδειχθεί πιο αποτελεσματική στη μετατροπή της φυτικής βιομάζας .

Κάνοντας χρήση της Λιγνίνης

Η διαδικασία προεπεξεργασίας λιγνοκυτταρινικής κλασμάτωσης ενισχυμένης με συνδιαλύτη, ή CELF , παρέχει μια χρήση για το τμήμα λιγνίνης της βιομάζας. Επειδή η λιγνίνη παρέχει ακαμψία σε ένα φυτικό κυτταρικό τοίχωμα , η διάσπασή του μπορεί να είναι δύσκολη. Τα σκληρά βήματα προεπεξεργασίας μπορούν να καταστήσουν τη λιγνίνη άχρηστη ως πρώτη ύλη, αφήνοντάς την κατάλληλη μόνο για καύση για θερμότητα διεργασίας.

Το CELF, ωστόσο, επιτρέπει στην λιγνίνη και άλλα μέρη της βιομάζας να αποδομούνται και να κλασματοποιούνται για να αποδώσουν ένα ποικίλο χαρτοφυλάκιο προϊόντων, συμπεριλαμβανομένων βιώσιμων καυσίμων αερομεταφορών . Η διαδικασία επιτρέπει επίσης στα βιοδιυλιστήρια να μεγιστοποιήσουν τη χρήση της βιομάζας με την υψηλή ανάκτηση σακχάρων και λιγνίνης . Τα ευρήματα διευκρινίζονται σε μια νέα εργασία που δημοσιεύτηκε στο Energy & Environmental Science , « Οικονομία και το δυναμικό της παγκόσμιας θέρμανσης ενός βιοδιυλιστηρίου εμπορικής κλίμακας που βασίζεται σε ενισχυμένη λιγνοκυτταρινική κλασματοποίηση με συν-διαλύτη για την παραγωγή αλκοολών, βιώσιμων καυσίμων αεροσκαφών και παραπροϊόντων από βιομάζα .»

Ένα απλοποιημένο διάγραμμα για τα προτεινόμενα βιοδιυλιστήρια που βασίζονται στο CELF περιγράφει τη στρατηγική μαζικής ολοκλήρωσης

Η μελέτη σηματοδοτεί την πρώτη προσπάθεια για μια ολοκληρωμένη κατανόηση ενός βιοδιυλιστηρίου πολλαπλών προϊόντων πλήρους κλίμακας που χρησιμοποιεί προεπεξεργασία ξύλου λεύκας και καλαμποκιού με CELF . Τα υπάρχοντα βιοδιυλιστήρια εστιάζουν συνήθως στην παραγωγή ενός προϊόντος τη φορά.

Προσθέτοντας αξία στην παραγωγή βιομάζας

«Τα μελλοντικά βιοδιυλιστήρια θα πρέπει να προσθέσουν αξία σε πολλαπλά κλάσματα βιομάζας ταυτόχρονα για να αυξήσουν την οικονομική τους ανταγωνιστικότητα», δήλωσε ο Bruno Klein, ερευνητής μηχανικός στην ομάδα Economic Sustainability & Market Analysis στο National Renewable Energy Laboratory (NREL) και επικεφαλής συγγραφέας. του χαρτιού. «Τα βιοδιυλιστήρια που βασίζονται στο CELF πραγματοποιούν εκ των προτέρων κλασμάτωση λιγνοκυτταρινικής βιομάζας , επιτρέποντας έτσι την ταυτόχρονη παραγωγή διαφόρων προϊόντων , το καθένα από ένα κύριο συστατικό βιομάζας».

Οι αρχικές προσπάθειες για την παραγωγή βιοκαυσίμων πριν από χρόνια βασίστηκαν σε καλλιέργειες τροφίμων όπως το καλαμπόκι και το ζαχαροκάλαμο, διασπώντας αυτές σε σιρόπια ζάχαρης που μπορούν στη συνέχεια να μετατραπούν σε αιθανόλη. Η μετέπειτα έρευνα απομακρύνθηκε από τις καλλιέργειες τροφίμων προς όφελος της δασοκομίας και των γεωργικών υποπροϊόντων, όπως τα υπολείμματα ξύλου ή το καλαμπόκι . Τα βιοδιυλιστήρια χρησιμοποιούν διαφορετικές τεχνολογίες για τη μετατροπή της βιομάζας σε κάθε ενδιάμεσο, επομένως το επιθυμητό προϊόν —καύσιμα ή ειδικές χημικές ουσίες, για παράδειγμα— καθορίζει τον σχεδιασμό του.

Τα πλεονεκτήματα του CELF

Οι ερευνητές επεσήμαναν τα πλεονεκτήματα που προκύπτουν από τη χρήση του CELF:

• Η σουίτα τεχνολογιών μετατροπής κατάντη παράγει αλκοόλες, εστέρες, καρβοξυλικά οξέα και υδρογονάνθρακες ως παραπροϊόντα από βιομάζα.
• Η προεπεξεργασία CELF ευνοεί τις πρώτες ύλες που περιέχουν περισσότερο διαθέσιμο άνθρακα για επεξεργασία (η λεύκα έχει πλεονέκτημα έναντι του καλαμποκιού).
• Η αιθανόλη που παράγεται από κυτταρίνη προερχόμενη από το CELF θα μπορούσε να επιτρέψει την παραγωγή βιώσιμων αεροπορικών καυσίμων σε τιμή εξισορρόπησης τόσο χαμηλή όσο 3,15 $ ανά γαλόνι ισοδύναμου βενζίνης.
• Όλες οι διαμορφώσεις του βιοδιυλιστηρίου CELF προσφέρουν σημαντική εξοικονόμηση εκπομπών αερίων θερμοκηπίου σε σύγκριση με ένα ισοδύναμο χαρτοφυλάκιο προϊόντων που λαμβάνονται με συμβατικές διαδικασίες/τεχνολογίες.

Εκτός από άλλα από το NREL, η εργασία συντάχθηκε από ερευνητές στο Εθνικό Εργαστήριο Oak Ridge και στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Riverside, όπου αναπτύχθηκε το CELF. Το Κέντρο Βιοενέργειας Καινοτομίας, ένα Ερευνητικό Κέντρο Βιοενέργειας του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ που υποστηρίζεται από το Γραφείο Βιολογικής και Περιβαλλοντικής Έρευνας στο Γραφείο Επιστήμης, χρηματοδότησε την έρευνα.

***

Ο Wayne Hicks είναι ειδικός δημοσίων υποθέσεων στο NREL

Αυτό το άρθρο δημοσιεύεται με άδεια από το Εθνικό Εργαστήριο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας