Komercializace celulózového ethanolu - Cellulosic ethanol commercialization
![]() | Tento článek musí být aktualizováno.Prosinec 2015) ( |
Komercializace celulózového ethanolu je proces budování průmyslu z metod soustružení celulóza -obsahující organická hmota do celulózový ethanol pro použití jako biopalivo. Společnosti, jako např Iogen, BÁSNÍK, DuPont, a Abengoa, budují rafinerie, které dokážou zpracovat biomasa a proměnit to v bioethanol. Společnosti, jako např Diversa, Novozymes, a Dyadic, vyrábějí enzymy, které by mohly umožnit budoucnost celulózového ethanolu. Posun od surovin pro potravinářské plodiny k zbytkům odpadu a původním travám nabízí významné příležitosti pro řadu hráčů, od zemědělců po biotechnologické firmy a od vývojářů projektů po investory.[1]
Od roku 2013 začaly fungovat první komerční závody na výrobu celulózových biopaliv. Používá se několik způsobů přeměny různých surovin na biopaliva. V příštích několika letech budou k dispozici údaje o nákladech na tyto technologie fungující v komerčním měřítku a jejich relativní výkon. Získané zkušenosti sníží náklady příslušných průmyslových procesů.[2]
Výroba celulózového ethanolu
Celulózový ethanol lze vyrábět z nejrůznějších surovin, jako je dřevní buničina ze stromů nebo z jakékoli rostlinné hmoty. Místo toho, abyste vzali zrno z pšenice a mleli to, abyste se dostali škrob a lepek poté, co se vezme škrob, výroba celulózového ethanolu zahrnuje použití celé plodiny. Tento přístup by měl zvýšit výnosy a snížit uhlíková stopa protože množství energeticky náročných hnojiv a fungicidů zůstane stejné pro vyšší produkci použitelného materiálu.[3][4]
Komercializace podle zemí
Austrálie
Ethtec staví pilotní závod v Harwoodu v Novém Jižním Walesu, který jako surovinu využívá zbytky dřeva.[5][6][7]
Brazílie
GranBio (dříve GraalBio) staví zařízení, které má ročně vyrábět 82 milionů litrů celulózového ethanolu.[8][9]
Kanada
V Kanadě, Iogen Corporation je vývojář technologie zpracování celulózového ethanolu. Iogen vyvinul patentovaný proces a provozuje závod v demonstračním měřítku v Ontariu. Zařízení bylo navrženo a zkonstruováno tak, aby denně zpracovávalo 40 tun pšeničné slámy na etanol pomocí enzymů vyrobených v sousedním zařízení na výrobu enzymů. V roce 2004 začala Iogen dodávat na trh své první zásilky celulózového ethanolu. V blízké budoucnosti má společnost v úmyslu komercializovat svůj proces výroby etanolu z celulózy tím, že bude licencovat svou technologii široce prostřednictvím partnerství v oblasti výstavby závodů na klíč. Společnost v současné době hodnotí stránky ve Spojených státech a Kanadě pro svůj první závod v komerčním měřítku.[10]
Lignol Inovace má pilotní závod, který jako surovinu používá dřevo, ve Vancouveru.[5]
V březnu 2009 KL Energy Corporation Jižní Dakoty a Prairie zelená obnovitelná energie Alberty oznámil svůj záměr vyvinout poblíž celulózový závod na výrobu etanolu Hudson Bay, Saskatchewan. Zařízení pro obnovitelné zdroje energie na severovýchodě Saskatchewan bude využívat moderní design a inženýrství společnosti KL Energy k výrobě etanolu z dřevěného odpadu.[11]
Čína
Výroba celulózového ethanolu v současné době existuje v měřítku „pilotního“ a „komerčního předvádění“, včetně závodu v Číně vyrobeného společností SunOpta Inc. a vlastněna a provozována společností China Resources Alcohol Corporation která v současnosti vyrábí celulózový ethanol z kukuřičných stonků (stonků a listů) nepřetržitě, 24 hodin denně.[12]
Dánsko
Inbicon je bioethanol závod v Kalundborg, s kapacitou ročně produkovat 5,4 milionu litrů (1,4 milionu galonů), byla otevřena v roce 2009. Předpokládá se, že na začátku roku 2011 se jedná o největší závod na výrobu celulózového etanolu na světě, provozuje zařízení asi 30 000 tun (33 000 tun) slámy na rok a závod zaměstnává asi 30 lidí. Závod také ročně produkuje 13 000 tun ligninových pelet, které se používají jako palivo v kombinované teplo a energie rostlin a 11 100 tun C5 melasa který se v současné době používá k výrobě biomethanu prostřednictvím anaerobní digesce a byl testován jako doplněk krmiva pro zvířata s vysokým obsahem uhlohydrátů a potenciální bio surovina pro výrobu mnoha komoditních chemikálií, včetně dioly, glykoly, organické kyseliny a prekurzory a meziprodukty biopolymerů.[13]
Od října 2010 je na 100 čerpacích stanicích po celém Dánsku k dispozici směs E5 obsahující 95% benzinu a 5% celulózového ethanolu. Distribuovány Statoil, směs Bio95 2G používá ethanol získaný z pšeničné slámy sebrané na dánských polích po sklizni a vyrobené společností Inbicon (div. DONG energie ), za použití enzymové technologie společnosti Novozymes.[14]
Společnost | Umístění | Surovina | Roční částka | Provozní |
---|---|---|---|---|
Biogasol | Bornholm | Pšeničná sláma | 5 megalitrů | 2012 |
Ensted-værket | Aabenraa | Pšeničná sláma | ? megalit | 2013 |
Inbicon ve vlastnictví Dong Energy | Kalundborg, Zéland | Pšeničná sláma | 5,4 megalitrů | 2009 |
Energetická koncepce Maabjerg ve vlastnictví Dong Energy | Maabjerg | Pšeničná sláma | 50-70 megalitrů | Zrušeno 2016[19] |
Německo
Společnost pro biopaliva Butalco nedávno podepsala smlouvu o výzkumu a vývoji Hohenheim University. Ústav fermentační technologie na Katedře potravinářských věd a biotechnologií na Hohenheimově univerzitě se zabývá otázkami výroby bioethanolu téměř 30 let. V posledních letech se pozornost zaměřila na zlepšení hodnocení materiálu, energie a životního cyklu výroby ethanolu. Zvláštním zájmem společnosti BUTALCO je využití nově vybudovaného pilotního závodu, který je vybaven fermentační místností schválenou bezpečnostní třídou 1 s fermentory 4 x 1,5 m³. Koncept zařízení umožňuje zpracování jak škrobu, tak surovin na bázi lignocelulózy. Spolupráce umožní společnosti BUTALCO optimalizovat své kvasinkové kmeny kvasinek na cukr C5 a produkující butanol v technickém měřítku a vyrobit první množství bioethanolu z lignocelulózy. Celý proces výroby biopaliva od výběru celulózové suroviny pro biomasu přes přeměnu na cukry a fermentaci až po čištění bude optimalizován za průmyslových podmínek.[20]
Ve Straubingu provozuje společnost Clariant zabývající se speciálními chemikáliemi předprodejní závod založený na procesu slunečních kapalin od roku 2012. Závod je schopen vyrobit až 1 000 tun celulózového ethanolu ze zemědělských zbytků, jako je pšeničná sláma, kukuřičný klas nebo bagasa z cukrové třtiny. Technologie využívá enzymatickou hydrolýzu s následnou fermentací cukru C5 a C6 na ethanol. Společnost plánuje licencovat tuto technologii po celém světě.[21]
Indie
Výroba celulózového ethanolu v současné době existuje v „pilotním“ měřítku a je vyvíjeno úsilí o využití odpadní lignocelulózové biomasy pro výrobu etanolu. Pilotní studie využití jehličí a plevelů Lantana provedené v divizi celulózy a papíru, Forest Research Institute, Dehradun, Indie.
Itálie
Se sídlem v Itálii Skupina Mossi & Ghisolfi rozbil půdu pro svých 13 milionů amerických galonů (49 000 m)3) za rok zařízení na výrobu celulózového etanolu v Crescentinu v severozápadní Itálii 12. dubna 2011. Projekt bude největším projektem na výrobu celulózového etanolu na světě, desetkrát větším než kterékoli z aktuálně fungujících zařízení v demonstračním měřítku. „Očekává se, že závod bude uveden do provozu v roce 2012 a bude používat různé suroviny z místních zdrojů, počínaje pšeničnou slámou a Arundo donax, vytrvalá obří hůl “.[22] Společnost se dostala do bankrotu v roce 2018 a musela závod vydražit. [23]
Japonsko
Nippon Oil Corporation a další japonští výrobci včetně Toyota Motor Corporation plán na zřízení výzkumného orgánu pro vývoj biopaliv z celulózy. Konsorcium plánuje do března 2014 vyprodukovat 250 000 kilolitrů (1,6 milionu barelů) ročně bioethanolu a do roku 2015 vyrábět bioethanol za 40 jenů (0,437 $) na litr (asi 70 $ za barel).[24]
V březnu 2009 Honda Motor oznámila dohodu o výstavbě nového zařízení na výzkum celulózového etanolu v Japonsku. Nové zařízení pobočky Kazusa ve výzkumném středisku Honda Fundamental Technology Research Center bude postaveno v rámci Park Kazusa Akademia, v Kisarazu, Chiba. Zahájení výstavby je plánováno na duben 2009 s cílem zahájit provoz v listopadu 2009.[25]
Norsko
V říjnu 2010 zahájil norský vývojář technologie celulózového etanolu Weyland výrobu ve svém pilotním zařízení o objemu 200 000 litrů (přibližně 53 000 galonů) v norském Bergenu. Závod předvede výrobní proces kyselé hydrolýzy společnosti a připraví tak cestu pro komerční projekt. Společnost také plánuje uvést na trh svou technologii po celém světě.[26]
Rusko
V severním Rusku, městě Kirov, funguje od roku 1972 komerční továrna na zpracování dřeva (50% měkkého dřeva + 50% tvrdého dřeva) na etanol a stále je zisková. Jako vedlejší produkt společnost Kirov Biochemical Works nabízí suché krmné droždí (20 tun / měsíc) a lignin. K instalaci zařízení na sušení a spalování ligninu, čerstvého i nahromaděného na skládce, pro páru a elektřinu byla nedávno zajištěna bankovní půjčka ve výši 200 milionů dolarů.[27]
Španělsko
Abengoa nadále intenzivně investuje do technologie nezbytné pro uvedení celulózového ethanolu na trh. Využití technologie procesu a předúpravy od SunOpta Inc., Abengoa staví 5 milionů amerických galonů (19 000 m)3) zařízení na výrobu celulózového etanolu ve Španělsku a nedávno uzavřelo strategickou dohodu o výzkumu a vývoji s Dyadic International, Inc. (AMEX: DIL), k vytvoření nových a lepších směsí enzymů, které lze použít ke zlepšení jak efektivnosti, tak nákladové struktury výroby celulózového ethanolu.[12]
Švédsko
SEKAB vyvinula průmyslový proces výroby ethanolu z krmiv pro biomasu, včetně dřevní štěpky a bagasy z cukrové třtiny. Vývojové práce probíhají v pokročilém pilotním závodu v Örnsköldsviku a vyvolaly mezinárodní zájem. Tato technologie bude od roku 2013 do roku 2015 postupně rozšiřována na komerční výrobu v novém plemeni biorafinérií.[28]
Spojené státy
Vláda USA aktivně podporuje vývoj a komercializaci celulózového ethanolu prostřednictvím různých mechanismů. V prvním desetiletí 21. století spousta společností oznámila plány na vybudování komerčních cel na výrobu celulózového etanolu, ale většina z těchto plánů se nakonec rozpadla a mnoho malých společností zkrachovalo. V současné době (2016) existuje v celé zemi mnoho demonstračních závodů a několik komerčních závodů, které jsou v provozu nebo v jeho blízkosti. Vzhledem k tomu, že trh s celulózovým ethanolem ve Spojených státech má v nadcházejících letech pokračovat v růstu, jsou výhledy tohoto odvětví dobré.
Vládní podpora
Americká federální vláda aktivně podporuje vývoj ethanolu z celulózových surovin jako alternativy ke konvenčním ropným palivům pro dopravu. Například programy sponzorované Americké ministerstvo energetiky (DOE) zahrnuje výzkum zaměřený na vývoj lepších enzymů hydrolýzy celulózy a organismy fermentujících ethanol, na technické studie potenciálních procesů, na spolufinancování počátečního ethanolu z předváděcích a výrobních zařízení na celulózovou biomasu. Tento výzkum provádějí různé národní laboratoře, včetně Národní laboratoř pro obnovitelné zdroje energie (NREL), Národní laboratoř v Oak Ridge (ORNL) a Idaho National Laboratory (INL), jakož i univerzitami a soukromým průmyslem. Inženýrské práce obecně provádějí strojírenské a stavební společnosti a provozní společnosti.[29]
V květnu 2008 Kongres schválil nový zákon o farmě, který urychlí komercializaci pokročilých biopaliv, včetně celulózového ethanolu. The Zákon o ochraně potravin a zachování energie z roku 2008 stanoví granty pokrývající až 30% nákladů na vývoj a výstavbu demonstračních biorafinérií pro výrobu „pokročilých biopaliv“, která v zásadě zahrnují všechna paliva, která se nevyrábí z kukuřičného škrobu. Umožňuje také záruky za půjčky až do výše 250 milionů USD na výstavbu komerčních biorafinérií k výrobě pokročilých biopaliv.[30]
Pomocí nově vyvinutého nástroje známého jako „Model nasazení biopaliv“ Sandia vědci zjistili, že 21 miliard amerických galonů (79 000 000 m3) celulózového ethanolu by bylo možné ročně vyrobit do roku 2022, aniž by došlo k vytěsnění současných plodin. Standard pro obnovitelná paliva, který je součástí zákona o energetické nezávislosti a bezpečnosti z roku 2007, požaduje zvýšení produkce biopaliv na 36 miliard amerických galonů (140 000 000 m3) rok do roku 2022.[31]
V lednu 2011 USDA schválila úvěrové záruky ve výši 405 milionů USD prostřednictvím Farm Bill z roku 2008 na podporu komercializace celulózového ethanolu ve třech zařízeních vlastněných Coskata, Enerkem a INEOS New Planet BioEnergy. Projekty představují dohromady 73 milionů amerických galonů (280 000 m)3) za rok výrobní kapacitu a začne vyrábět celulózový ethanol v roce 2012. USDA rovněž zveřejnila seznam pokročilých výrobců biopaliv, kteří budou dostávat platby za rozšíření výroby pokročilých biopaliv.[32] V červenci 2011 americké ministerstvo energetiky poskytlo záruku za půjčku ve výši 105 milionů USD BÁSNÍK pro výstavbu závodu v komerčním měřítku Emmetsburg, Iowa.[33]
Obchodní rozvoj
Průmysl výroby celulózového etanolu ve Spojených státech vyvinul v roce 2008 několik nových závodů v komerčním měřítku. Provozovaly se celkem 12 milionů litrů ročně a kapacita dalších 80 milionů litrů ročně - ve 26 nových závodech - bylo ve výstavbě. (Pro srovnání odhadovaná spotřeba ropy v USA pro všechna použití bylo v roce 2008 asi 816 milionů gal / den.[34])
Společnost | Umístění | Surovina | Kapacita (milion gal / rok) | Provozováno | Typ |
---|---|---|---|---|---|
Abengoa bioenergie | Hugoton, KS | Pšeničná sláma | 25 - 30 [36][37] | 2013 - 2016 (v konkurzu) | Komerční |
American Process, Inc. | Alpena, MI | Dřevěné štěpky | 1.0 | 2012 - | Demonstrace |
BlueFire Ethanol | Fulton, MS | Více zdrojů | 19 [38] | Stavba byla zastavena v roce 2011 [39] | Komerční |
Coskata, Inc. | Madison, Pensylvánie | Více zdrojů | 0.04 [40] | 2009 - 2015[41] | Semi-komerční |
VERBIO - převzít závod od DuPont | Nevada, IA | Kukuřičný řízek | 30[42] | 2018 (akvizice) [43] | Semi-komerční |
Fulcrum BioEnergy | Reno, NV | Tuhý komunální odpad | 10 | konec roku 2013 | Komerční |
Energie z pobřeží Mexického zálivu | Livingston, AL | Dřevní odpad | 0.3 [44] | před rokem 2008 | Demonstrace |
KL Energy Corp. | Upton, WY | Dřevní odpad | |||
Mascoma | Kinross, MI | Dřevní odpad | 20 | Komerční | |
POET LLC[45][46] | Emmetsburg, IA | Kukuřičný řízek | 20 - 25 | Září 2014[47] | Komerční |
POET LLC[48] | Skotsko, SD | Kukuřičný řízek | 0.03 | 2008 | Pilot |
Xyleco | Woburn, Massachusetts | Demonstrace |
Otázky životního prostředí
Celulózový ethanol a ethanol na bázi zrn jsou ve skutečnosti stejný produkt, ale mnoho vědců se domnívá, že výroba celulózového ethanolu má oproti produkci ethanolu na bázi zrn odlišné životní prostředí. Na životní cyklus, ethanol vyrobený ze zemědělských zbytků nebo specializovaných celulózových plodin má výrazně nižší emise skleníkových plynů a vyšší hodnocení udržitelnosti než ethanol vyrobený z obilí.[10]
Podle Americké ministerstvo energetiky studie provedené Argonne National Laboratory z University of Chicago, celulózový ethanol snižuje emise skleníkových plynů (GHG) o 85% ve srovnání s přeformulovaným benzínem. Naproti tomu škrobový ethanol (např. Z kukuřice), který k zajištění energie pro proces obvykle používá zemní plyn, klesá skleníkový plyn emise o 18% až 29% oproti benzinu.[12]
Kritici, jako je profesor ekologie a zemědělství na Cornell University David Pimentel a University of California at Berkeley engineer Tad Patzek zpochybňují pravděpodobnost environmentálních, energetických nebo ekonomických přínosů technologie výroby celulózového etanoluodpad.[49][50]
Viz také
Reference
- ^ Pernick, Ron a Wilder, Clint (2007). Revoluce čisté technologie p. 96.
- ^ HLPE (2013). „Biopaliva a bezpečnost potravin“ (PDF).
- ^ Mark Kinver. Biopaliva vypadají na příští generaci BBC novinky, 18. září 2006.
- ^ Celulózový ethanol: nejen jakékoli kapalné palivo Archivováno 2008-10-23 na Wayback Machine
- ^ A b C Decker, Jeffe. Going Against the Grain: Ethanol from Lignocellulosics, Svět obnovitelné energie, 22. ledna 2009. Citováno 1. února 2009.
- ^ „Ethanol Technologies Limited“. Archivovány od originál dne 30. 7. 2012. Citováno 2009-02-01.
- ^ Austrálie financuje pilotní závod na výrobu celulózového etanolu
- ^ [1]
- ^ [2]
- ^ A b „Odpočítávání do komercializace“. Archivovány od originál dne 28. 9. 2007. Citováno 2007-06-28.
- ^ Plány kanadských celulózových rostlin
- ^ A b C Celulózový ethanol Archivováno 2007-09-28 na Wayback Machine
- ^ Lisa Gibson. Zahájena výroba bioethanolu v Dánsku Časopis o biomase, 19. listopadu 2009.
- ^ Směs celulózového ethanolu dostupná na čerpacích stanicích v Dánsku Kongres zelených automobilů, 28. října 2010.
- ^ Dánsko - Všechny systémy fungují v největší továrně na výrobu celulózového etanolu na světě Archivováno 21. února 2014, v Wayback Machine
- ^ BBF2 - 2. grant pro demonstrační závod, Dánsko - 2009 Archivováno 02.04.2012 na Wayback Machine
- ^ [3] Archivováno 2012-03-28 na Wayback Machine
- ^ Dánsko - energetická koncepce Maabjerg Archivováno 02.04.2012 na Wayback Machine
- ^ "Stort bioraffinaderi i Maabjerg skrottet". Ingeniøren. Citováno 6. října 2016.
- ^ BUTALCO k výrobě prvních množství bioethanolu z lignocelulózové biomasy
- ^ Domovská stránka Clariant
- ^ Kris Bevill (12. dubna 2010). „Největší celulózová továrna na výrobu etanolu na světě má v Itálii průlom. Časopis producentů etanolu.
- ^ https://www.biofuelsdigest.com/bdigest/2018/07/22/biochemtex-beta-renewables-ibp-and-italian-bio-products-to-be-auctioned-off/
- ^ Japonské firmy usilují o vývoj celulózového ethanolu
- ^ Honda Building Cellulosic Ethanol Research Facility
- ^ Kris Bevill. V Norsku se otevírá pilotní celulózová elektrárna[trvalý mrtvý odkaz ] Časopis producentů etanolu, Listopad 2010.
- ^ „Кировский БиоХимЗавод“.
- ^ Americký zájem o technologii celulózového ethanolu SEKAB[trvalý mrtvý odkaz ]
- ^ Studie proveditelnosti pro společné umístění a integraci závodů na výrobu etanolu z kukuřičného škrobu a lignocelulózových surovin: společná studie sponzorovaná americkým ministerstvem zemědělství a americkým ministerstvem energetiky Archivováno 15. července 2007, na Wayback Machine Ledna 2005, s. 1.
- ^ Zákon o ochraně potravin a zachování energie z roku 2008
- ^ Studie ukazují, že biopaliva mohou poskytnout životaschopné a udržitelné řešení ke snížení závislosti na ropě
- ^ Bevill, Kris (20. ledna 2011). „USDA schvaluje záruky za půjčky na 3 celulózové projekty“. Časopis producentů etanolu.
- ^ Matthew L. Wald (6. července 2011). „USA podporují projekt výroby paliva z kukuřičného odpadu“. The New York Times. Citováno 7. července 2011.
Energetické oddělení plánuje poskytnout záruku za půjčku ve výši 105 milionů dolarů na rozšíření továrny na ethanol v Emmetsburgu v Iowě, která má v úmyslu vyrábět motorové palivo z kukuřičných klasů, listů a slupek.
- ^ „International - U.S. Energy Information Administration (EIA)“.
- ^ Gardner, Timothy (19. února 2009). „TABULKA - Otevřené a plánované americké celulózové etanolové závody“. Reuters.
- ^ A b Stavební celulóza
- ^ „Povolení uvolňuje cestu pro závod Abengoa v Hugotonu.“ The Garden City Telegraph. 21. září 2011
- ^ „BlueFire Renewable vytváří 52 pracovních míst, protože příprava webu pokračuje v projektu Fulton, MS“ Biopalivový deník. 2. prosince 2010
- ^ „Fulton Construction Progress“. Modrý oheň. 20. 8. 2017.
- ^ „Anaerobní organismy klíč k rychlému vzestupu Coskaty“ v Magazín výrobců etanolu, Červenec 2008. Citováno 28. července 2008.
- ^ Michelle Krebs. „Společnost Coskata spaluje první závod„ Flex “na výrobu etanolu v Pensylvánii“ Edmunds Auto Observer. 19. října 2009
- ^ „DuPont rozbíjí půdu v zařízení na výrobu celulózového ethanolu o síle 30 M“. Časopis producentů etanolu. 30. listopadu 2012. Citováno 15. prosince 2012.
- ^ „VERBIO kupuje závod na výrobu celulózy s ethanolem od společnosti DuPont v Nevadě / Iowa, USA“. 2018-11-08.
- ^ Suzanne Schmidt. „Město Alabama spolupracuje s Gulf Coast Energy“ Magazín o biomase. 1. srpna 2008.
- ^ POET se dále zavazuje k celulózovému ethanolu
- ^ Iowa dává konečný souhlas s výrobou celulózového etanolu Archivováno 03.03.2009 na Wayback Machine
- ^ „Project Liberty - POET-DSM Advanced Biopalels“.
- ^ Matthew L. Wald (6. července 2011). „USA podporují projekt výroby paliva z kukuřičného odpadu“. The New York Times. Citováno 7. července 2011.
- ^ Ethanol ze spínací trávy se považoval za proveditelný
- ^ ""Travní plyn „ukazuje slib jako super efektivní a čisté palivo“. Archivovány od originál dne 2008-03-21. Citováno 2008-01-12.
externí odkazy
- Seznam amerických závodů na ethanol
- Cesta celulózového ethanolu je dlážděna různými technologiemi
- Přechod na etanol druhé generace
- USDA & DOE vydávají národní akční plán pro biopaliva
- Komercializace celulózového ethanolu
- Produkce celulózového ethanolu by mohla „explodovat“
- Básník produkující celulózový ethanol v pilotním měřítku
- Pro rostliny na ethanol je vidět větší podpora USA
- Společnost Shell pohání celulózový ethanol s novou dohodou Codexis
- Enerkem postaví v USA závod na výrobu celulózového etanolu