Учёные разработали новый процесс производства этанола из древесных отходов
Этанол обычно получают в результате ферментации сахаров из крахмалистого сырья. Это может быть кукуруза или лигноцеллюлозная биомасса (древесина или солома). Данное топливо хорошо зарекомендовала себя в плане обезуглероживания транспортного сектора. В долгосрочной перспективе этанол может стать базой для сокращения выбросов CO2. Недавно учёные из Технологического университета Лаппеенранта-Лахти (LUT) в Финляндии исследователи из Штраубингского кампуса биотехнологии и устойчивого развития Мюнхенского технического университета (TUM) разработали новый процесс производства этанола.
В этом контексте вместе с водородом применяются отходы лесного хозяйства. Водород выпускается посредством разделения воды на водород и кислород с использованием электрической энергии (электролиз воды). В будущем можно будет использовать избыточную электроэнергию для производства этанола, говорит один из исследователей, Даниэль Клюх. Он объясняет, что общий процесс в основном состоит из технически зрелых подпроцессов. Но состав этапов процесса и заключительная стадия (гидрирование уксусной кислоты с получением этанола) разработанной ими методики являются новыми.
Стоимость этанола при новом способе производства получается конкурентоспособной
В результате своего исследования учёные также оценили экономическую целесообразность разработанного процесса. Клюх говорит, что цены, которые они рассчитывали, основаны на предположениях об энергии и сырья. То есть, они не использовали какие-то текущие рыночные цены. Он также добавил, что основой расчёта цен на компоненты химической системы стал 2020 год. Наиболее низкая стоимость этанола в этом экономическом моделировании составила 0,65 евро за литр, при стоимости биомассы 20 евро за мегаватт-час, стоимости электроэнергии 45 евро за мегаватт-час и объеме производства около 42 килотонн этанола в год.
В результате при существующих вариантах производства лигноцеллюлозного этанола, затраты получились весьма конкурентоспособными. Цена на этанол очень зависит от стоимости электроэнергии и колеблется в интервале 0,56-0,74 евро за литр, сказал доцент Кристиан Мелин из LUT в Финляндии. Одной из причин высокой прибыльности является то, что выход этанола в разработанном техпроцессе получается выше по сравнению со стандартным процессом биоэтанола на основе ферментации из соломы или древесины. Причём, значительно выше. В результате этого процесса производится от 1350 до 1410 литров этанола по сравнению с 200-300 литрами этанола для традиционного процесса из сухой тонны биомассы.
Где могут находиться производственные мощности?
Часть исследования была посвящена географическому расположению производственных площадок. По мнению исследователей, это позволит достичь определённой степени независимости от поставщиков. Они считают, что страны с высоким потенциалом использования древесных отходов и зелёного электричества (например, Финляндия или Канада) могут служить производителями уксусной кислоты на последнем этапе производственного процесса. Она гидрируется для производства этанола, говорит профессор Туомас Койранен из LUT.
Профессор Маттиас Гадерер из TUM надеяться, что в будущем в Германии будет в достаточном количестве «зеленой» смеси электроэнергии и можно будет проводить гидрирование уксусной кислоты в этанол, используя внутренние ресурсы в стране. Но на данный момент у Германии нет потенциала древесных отходов для крупномасштабного производства биомассы, необходимой для синтеза уксусной кислоты.
Технология имеет потенциал для дальнейшего развития
При использовании «зелёного» электричества для питания электролиза данный процесс может производить топливо с низким содержанием CO2, которое имеет хороший потенциал для сокращения выбросов парниковых газов. Этанол можно использовать в виде смеси с бензином Е-10 (10%-ное содержанием этанола в топливной смеси для обычных автомобилей). В таком виде он уже используется. Кроме того, его можно использовать в качестве ED95 (95% этанола). В этой роли он выступает, как заменитель дизельного топлива для большегрузных перевозок.
Учёные сделали моделирование процесса и продемонстрировали его конкурентоспособность. В то же время, они отмечают, что для коммерциализации этого продукта требуется дальнейшее повышение степени технологической зрелости. Следующие шаги могут включать дальнейшую разработку катализаторов, совершенствование конструкции реактора, строительство и эксплуатацию пилотной системы.
Результаты проведённой работы и выводы исследователей представили в этой статье.
(голосов: 1, в среднем: 5,00 из 5)
Загрузка...
