211service.com
Etanolio gamyba iš medžio drožlių
Eksperimentiniai medžio drožlių ir žolės pavertimo etanoliu metodai netrukus bus išbandyti gamybos mastu. Mascoma korporacija , įsikūrusi Kembridže, MA, stato demonstracinius įrenginius, kurie per metus iš atliekų biomasės galės pagaminti nuo pusės iki dviejų milijonų galonų etanolio. Startuolis neseniai gavo 30 mln. USD rizikos kapitalo pinigų, o tai skatina jos plėtros planus.
Lee Lyndo, Dartmuto koledžo inžinerijos profesoriaus ir „Mascoma Corporation“ įkūrėjo, tyrimai padeda sumažinti etanolio gamybos iš celiuliozės šaltinių, tokių kaip kukurūzų stiebai ir medžio drožlės, išlaidas.
Nors Mascoma nepasiekė savo galutinio tikslo panaudoti vieną genetiškai modifikuotą organizmą medienos drožlėms ir kitoms celiuliozės žaliavoms paversti etanolį, bendrovė sukūrė genetiškai modifikuotas bakterijas, kurios gali pagreitinti dalį etanolio gamybos proceso. Optimizuotas procesas rodo pakankamai žadą investuoti į technologijos didinimą, sako Colin South, Mascoma prezidentas.
Kukurūzų grūdams, dabartiniam etanolio šaltiniui Jungtinėse Valstijose, pagaminti reikia daug žemės ir energijos. Tai, kartu su kukurūzų, kaip maisto, paklausa riboja bendrą etanolio kiekį, kurį galima pagaminti iš kukurūzų, iki maždaug 15 milijardų galonų per metus – maždaug tris kartus daugiau, nei gaminama šiuo metu. Jei degalai turi pakeisti didelę dalį 140 milijardų galonų kasmet Jungtinėse Valstijose suvartojamo benzino, etanolio gamintojai turės pereiti prie biomasės, pvz., medienos drožlių ir žolės. Šie ištekliai yra pigesni ir galbūt daug gausesni, be to, juos galima paversti etanoliu daug efektyviau nei kukurūzus, nes jiems augti reikia mažiau energijos (žr. Gyvenimo pertvarkymas, kad būtų galima gaminti etanolį).
Iš tiesų, etanolis iš tokių šaltinių galėtų pakeisti labai didelę dalį šiuo metu transporto priemonėms naudojamo benzino, sako Gregory Stephanopoulos, MIT chemijos inžinerijos profesorius. Jis sako, kad kai kurie ekspertai apskaičiavo, kad padidėjus efektyvumui ir išeinant iš etanolio visas transportavimui skirtas benzinas galėtų būti pakeistas; konservatyviausiais skaičiavimais, galima būtų pakeisti apie 20 proc. Tikėdamiesi išnaudoti šį potencialą, keletas įmonių, įskaitant Celunol , Dedham, MA; Iogenas , Otavoje, Kanadoje, kuri turi demonstracinio masto gamyklą ir planuoja išplėsti komercinę gamybą; ir Nacionalinė atsinaujinančios energijos laboratorija (NREL), Golden, CO – stengiasi sukurti geresnę celiuliozės etanolio gamybos technologiją.
Nepaisant savo potencialo, celiuliozės etanolis šiandien yra brangus. Tam reikia brangesnės įrangos ir daugiau apdorojimo etapų nei gaminant etanolį iš kukurūzų grūdų. Nors ir kukurūzai, ir celiuliozės etanolis susidaro fermentuojant cukrų, kukurūzų grūduose esantį krakmolą paversti cukrumi yra daug lengviau nei sudėtingą celiuliozę paversti kukurūzų stiebuose arba biomasėje, pavyzdžiui, medžio drožlėje. Siekdami supaprastinti procesą ir sumažinti išlaidas, daugelis tyrėjų galiausiai tikisi sukurti vieną organizmą, galintį suskaidyti celiuliozę ir paversti susidariusius cukrus į etanolį. Tačiau tyrimai jau tobulina proceso dalis. Pavyzdžiui, mokslininkai sukūrė fermentų kokteilį, skirtą celiuliozei paversti cukrumi, kuris yra šimtą kartų pigesnis nei ankstesni metodai, sako George'as Douglasas, NREL atstovas.
Mascoma daugiausia dėmesio skiria pirmųjų proceso etapų – žaliavų apdorojimo ir celiuliozės pavertimo cukrumi – gerinimui, o tai, pasak South, yra esminis veiksnys siekiant sumažinti išlaidas. Atliekant įprastą pirminio apdorojimo etapą, tokios medžiagos kaip medžio drožlės mirkomos praskiestame sieros rūgšties tirpale ir kaitinamos. Tai suardo sudėtingas lignino struktūras, kurios sudaro skydą aplink celiuliozę, sako Charlesas Wymanas, Mascoma įkūrėjas ir chemijos ir aplinkos inžinerijos profesorius Kalifornijos universitete Riverside. Wymano tyrimas išanalizavo šiame procese dalyvaujančius mechanizmus, padėdamas įmonei optimizuoti šį veiksmą. Mascoma taip pat sukūrė technologiją, kaip pagerinti kitą žingsnį: dabar prieinamą celiuliozę suskaidyti į cukrų, naudojant organizmų gaminamus fermentus. Paskutinėje proceso dalyje šie cukrūs fermentuojami, kad susidarytų etanolis.
Wymanas apskaičiavo, kad bendrovės technologija galėtų pagaminti etanolį už maždaug tokias pat kainas, kaip ir gaminant etanolį iš kukurūzų, ir galiausiai už mažiau pinigų. Tai būtų reikšmingas patobulinimas, palyginti su kitomis technologijomis. Pavyzdžiui, kaštų analizė NREL bandomojoje gamykloje rodo, kad celiuliozės etanolio gamyba kainuotų daugiau nei du dolerius už galoną – maždaug dvigubai daugiau nei kukurūzų etanolio gamyba. Tačiau net NREL mokslininkai yra įsitikinę, kad šios išlaidos bus sumažintos per pusę ir per šešerius metus atitiks kukurūzų etanolio sąnaudas, sako Douglasas.
Vis dėlto dar daug metų reikia pagaminti pakankamai etanolio, kad būtų galima pakeisti didelę dalį suvartojamo benzino. Tam reikės toliau tobulinti technologijas ir pramoninius procesus, įskaitant iššūkius, susijusius su didelių didelių gabaritų biomasės kiekių tvarkymu. Mes tikrai dar nesame, sako MIT Stephanopoulos. Šiandien procesai akivaizdžiai neekonomiški.
Tačiau Douglasas teigia, kad mokslininkai optimistiškai nusiteikę, kad tolesnis finansavimas ir naujų priemonių taikymas leis plačiai paplitti celiuliozės etanolį: keliai yra gana aiškūs.