Коммерциализация целлюлозного этанола - Cellulosic ethanol commercialization

Коммерциализация целлюлозного этанола это процесс создания отрасли из методов превращения целлюлоза -содержащий органическая материя в целлюлозный этанол для использования в качестве биотопливо. Компании, такие как Иоген, ПОЭТ, DuPont, и Абенгоа, строят нефтеперерабатывающие заводы, которые могут перерабатывать биомасса и превратить это в биоэтанол. Компании, такие как Diversa, Новозаймы, и Диадический, производят ферменты, которые могут сделать будущее целлюлозным этанолом. Переход от исходного сырья для пищевых культур к отходам и естественным травам открывает широкие возможности для целого ряда игроков, от фермеров до биотехнологических фирм и от разработчиков проектов до инвесторов.[1]

В 2013 году начали работу первые промышленные предприятия по производству целлюлозного биотоплива. Используются различные способы конверсии различных видов сырья для биотоплива. В ближайшие несколько лет станут доступны данные о стоимости этих технологий, работающих в коммерческом масштабе, и их относительной производительности. Извлеченные уроки снизят затраты на производственные процессы.[2]

Производство целлюлозного этанола

Основная статья: Целлюлозный этанол

Целлюлозный этанол можно производить из разнообразного сырья, такого как древесная масса с деревьев или любые растительные вещества. Вместо того, чтобы брать зерно из пшеницы и измельчать его, чтобы получить крахмал и глютен Затем, принимая крахмал, производство целлюлозного этанола предполагает использование всего урожая. Такой подход должен повысить урожайность и снизить углеродный след потому что количество энергоемких удобрений и фунгицидов останется прежним, что повысит выход полезного материала.[3][4]

Коммерциализация по странам

Австралия

Ethtec строит пилотный завод в Харвуде, Новый Южный Уэльс, который использует древесные отходы в качестве сырья.[5][6][7]

Бразилия

GranBio (ранее называвшаяся GraalBio) строит предприятие, рассчитанное на производство 82 миллионов литров целлюлозного этанола в год.[8][9]

Канада

В Канаде, Iogen Corporation является разработчиком технологии целлюлозного этанола. Iogen разработала собственный процесс и управляет демонстрационным заводом в Онтарио. Завод был спроектирован и спроектирован для переработки 40 тонн пшеничной соломы в день в этанол с использованием ферментов, произведенных на соседнем предприятии по производству ферментов. В 2004 году Iogen начала поставлять на рынок свои первые партии целлюлозного этанола. В ближайшем будущем компания намеревается коммерциализировать процесс производства этанола из целлюлозы путем широкого лицензирования своей технологии через партнерские отношения по строительству заводов под ключ. В настоящее время компания оценивает участки в США и Канаде для строительства своего первого завода промышленного масштаба.[10]

Lignol Innovations имеет пилотный завод в Ванкувере, который использует древесину в качестве сырья.[5]

В марте 2009 г. KL Energy Corporation Южной Дакоты и Prairie Green Renewable Energy провинции Альберта объявили о своем намерении построить завод по производству целлюлозного этанола недалеко от Гудзонов залив, Саскачеван. Завод возобновляемых источников энергии в Северо-Восточном Саскачеване будет использовать современные разработки и технологии KL Energy для производства этанола из древесных отходов.[11]

Китай

Производство целлюлозного этанола в настоящее время существует в «пилотном» и «коммерческом демонстрационном» масштабе, включая завод в Китае, спроектированный SunOpta Inc. и принадлежит и управляется China Resources Alcohol Corporation который в настоящее время производит целлюлозный этанол из кукурузной соломы (стеблей и листьев) на непрерывной круглосуточной основе.[12]

Дания

Инбикон с биоэтанол посадить в Kalundborg с мощностью производства 5,4 миллиона литров (1,4 миллиона галлонов) в год, был открыт в 2009 году. Предполагается, что на начало 2011 года это крупнейший в мире завод по производству целлюлозного этанола, производящий около 30 000 метрических тонн (33 000 тонн) соломы на год, а на заводе работает около 30 человек. Завод также производит 13000 метрических тонн гранул лигнина в год, которые используются в качестве топлива на теплоэнергетика заводов, и 11 100 метрических тонн C5 патока который в настоящее время используется для производства биометана путем анаэробного сбраживания, и был протестирован как высокоуглеводная кормовая добавка для животных и потенциальное сырье на биологической основе для производства многочисленных товарных химикатов, включая диолы, гликоли, органические кислоты, а также предшественники и промежуточные продукты биополимеров.[13]

С октября 2010 года смесь E5, состоящая из 95% бензина и 5% целлюлозного этанола, доступна на 100 заправочных станциях по всей Дании. Распространяется Статойл в смеси Bio95 2G используется этанол, полученный из пшеничной соломы, собранной на датских полях после сбора урожая и производимой Inbicon (подразделение DONG Energy ), используя ферментную технологию от Novozymes.[14]

Коммерческие или экспериментальные заводы по производству целлюлозного этанола в Дании[15][16][17][18]
(Действует или строится)
КомпанияМесто расположенияСырьеГодовая суммаОперативный
БиогазолБорнхольмСолома пшеничная5 мегалитров2012
Ensted-værketAabenraaСолома пшеничная? мегалитр2013
Инбикон принадлежит Dong EnergyKalundborg, ЗеландияСолома пшеничная5,4 мегалитра2009
Концепция Maabjerg Energy принадлежит Dong EnergyМаабьергСолома пшеничная50-70 мегалитровОтменено 2016[19]

Германия

Биотопливная компания Butalco недавно подписала контракт на исследования и разработки с Университет Хоэнхайма. Институт технологии ферментации при факультете пищевых наук и биотехнологии Университета Хоэнхайма уже почти 30 лет занимается вопросами производства биоэтанола. В последние годы основное внимание уделялось улучшению оценки материалов, энергии и жизненного цикла производства этанола. Особый интерес для BUTALCO представляет использование недавно построенной экспериментальной установки, которая оборудована бродильным помещением, сертифицированным по классу безопасности 1, с ферментерами 4 x 1,5 м³. Концепция завода позволяет перерабатывать сырье на основе как крахмала, так и лигноцеллюлозы. Сотрудничество позволит BUTALCO оптимизировать ферментацию сахара C5 и производство бутанола штаммов дрожжей в техническом масштабе и произвести первые количества биоэтанола из лигноцеллюлозы. Весь процесс производства биотоплива от выбора исходного сырья целлюлозной биомассы до превращения в сахара и ферментации до очистки будет оптимизирован в промышленных условиях.[20]

В Штраубинге компания специальной химии Clariant с 2012 года эксплуатирует предкоммерческий завод, основанный на технологии солнечной жидкости. Завод может производить до 1000 тонн целлюлозного этанола из сельскохозяйственных остатков, таких как пшеничная солома, кукурузная солома или жом сахарного тростника. В технологическом процессе используется ферментативный гидролиз с последующей ферментацией сахаров C5 и C6 в этанол. Компания планирует лицензировать технологию по всему миру.[21]

Индия

Производство целлюлозного этанола в настоящее время существует в «пилотном» масштабе, при этом предпринимаются усилия по утилизации отходов лигноцеллюлозной биомассы для производства этанола. Экспериментальные исследования по использованию хвои сосны и сорняков лантана, проведенные в отделе целлюлозы и бумаги, Научно-исследовательский институт леса, Дехрадун, Индия.

Италия

В Италии Группа Mossi & Ghisolfi заложили основу для его 13 миллионов галлонов США (49000 м3) в год на заводе по производству целлюлозного этанола в Кресентино на северо-западе Италии, 12 апреля 2011 года. Этот проект станет крупнейшим в мире проектом по производству целлюлозного этанола, в 10 раз больше, чем любое из действующих в настоящее время демонстрационных предприятий. Предполагается, что завод «начнет работать в 2012 году и будет использовать различные виды сырья местного производства, начиная с пшеничной соломы и Арундо Донакс, многолетний гигантский тростник ».[22] В 2018 году компания обанкротилась, и завод пришлось продать с аукциона. [23]

Япония

Nippon Oil Corporation и других японских производителей, включая Toyota Motor Corporation планируют создать исследовательский центр для разработки биотоплива на основе целлюлозы. Консорциум планирует производить 250 000 килолитров (1,6 миллиона баррелей) биоэтанола в год к марту 2014 года и производить биоэтанол по цене 40 иен (0,437 доллара США) за литр (около 70 долларов США за баррель) к 2015 году.[24]

В марте 2009 г. Хонда Мотор объявила о соглашении о строительстве нового центра исследования целлюлозного этанола в Японии. Новый филиал «Казуса» Центра фундаментальных технологических исследований Honda будет построен в Парк Казуса Академия, в Кисаразу, Чиба. Строительство планируется начать в апреле 2009 года, а эксплуатация - в ноябре 2009 года.[25]

Норвегия

В октябре 2010 года норвежский разработчик технологии целлюлозного этанола Weyland начал производство на своем экспериментальном предприятии объемом 200 000 литров (приблизительно 53 000 галлонов) в Бергене, Норвегия. На заводе будет продемонстрирован производственный процесс компании с кислотным гидролизом, что станет началом реализации проекта коммерческого масштаба. Компания также планирует продавать свои технологии по всему миру.[26]

Россия

Коммерческая фабрика по переработке древесины (50% хвойных + 50% лиственных) в этанол работает на севере России, в городе Киров, с 1972 года и до сих пор приносит прибыль. В качестве побочных продуктов компания «Кировский биохимический завод» предлагает сухие кормовые дрожжи (20 т / мес.) И лигнин. Для установки оборудования для сушки и сжигания лигнина, как свежего, так и накопленного на полигоне, для производства пара и электричества, недавно был получен банковский кредит в размере 200 миллионов долларов.[27]

Испания

Абенгоа продолжает инвестировать значительные средства в необходимые технологии для вывода на рынок целлюлозного этанола. Использование технологических процессов и технологий предварительной обработки от SunOpta Inc., Abengoa строит 5 миллионов галлонов США (19 000 м3) предприятие по производству целлюлозного этанола в Испании и недавно заключило соглашение о стратегических исследованиях и разработках с Dyadic International, Inc. (AMEX: DIL) для создания новых и более совершенных смесей ферментов, которые могут быть использованы для повышения как эффективности, так и структуры затрат при производстве целлюлозного этанола.[12]

Швеция

SEKAB разработал промышленный процесс производства этанола из исходного сырья биомассы, включая древесную щепу и жмых сахарного тростника. Опытно-конструкторские работы проводятся на экспериментальном заводе в Орншельдсвике и вызвали международный интерес. Технология будет постепенно расширяться до коммерческого производства на новом типе биоперерабатывающих заводов с 2013 по 2015 год.[28]

Соединенные Штаты

Правительство США активно поддерживает разработку и коммерциализацию целлюлозного этанола с помощью различных механизмов. В первое десятилетие XXI века многие компании объявили о планах строительства промышленных заводов по производству целлюлозного этанола, но большинство из этих планов в конечном итоге рухнули, и многие небольшие компании обанкротились. В настоящее время (2016 г.) по всей стране существует множество демонстрационных заводов, а также несколько промышленных предприятий, которые уже работают или находятся рядом с ней. Учитывая, что рынок целлюлозного этанола в Соединенных Штатах будет продолжать расти в ближайшие годы, перспективы для этой отрасли хорошие.

Государственная поддержка

Федеральное правительство США активно продвигает разработку этанола из целлюлозного сырья в качестве альтернативы обычным видам топлива для транспортировки нефти. Например, программы, спонсируемые Министерство энергетики США (DOE) включают исследования по разработке более совершенных ферментов гидролиза целлюлозы и организмов, ферментирующих этанол, инженерные исследования потенциальных процессов, совместное финансирование начального этанола с демонстрационных и производственных объектов целлюлозной биомассы. Это исследование проводится различными национальными лабораториями, в том числе Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (NREL), Национальная лаборатория Окриджа (ORNL) и Национальная лаборатория Айдахо (INL), а также университетами и частным сектором. Инжиниринговые и строительные компании и операционные компании обычно проводят инженерные работы.[29]

В мае 2008 года Конгресс принял новый закон о фермерских хозяйствах, который ускорит коммерциализацию передовых видов биотоплива, включая целлюлозный этанол. В Закон о пищевых продуктах, сохранении природных ресурсов и энергии 2008 года предусматривает гранты, покрывающие до 30% затрат на разработку и строительство демонстрационных биоперерабатывающих заводов для производства «современного биотоплива», которое по существу включает все виды топлива, которые не производятся из кукурузного крахмала. Он также позволяет предоставлять гарантии по ссудам на сумму до 250 миллионов долларов для строительства промышленных предприятий по переработке биотоплива для производства современного биотоплива.[30]

Используя недавно разработанный инструмент, известный как «Модель развертывания биотоплива», Sandia исследователи определили, что 21 миллиард галлонов США (79000000 м3) целлюлозного этанола можно будет производить в год к 2022 году без вытеснения существующих культур. Стандарт на возобновляемые источники топлива, являющийся частью Закона об энергетической независимости и безопасности 2007 года, призывает к увеличению производства биотоплива до 36 миллиардов галлонов США (140 000 000 м3).3) в год к 2022 году.[31]

В январе 2011 года Министерство сельского хозяйства США утвердило кредитные гарантии на сумму 405 миллионов долларов в рамках Закона о сельском хозяйстве 2008 года для поддержки коммерциализации целлюлозного этанола на трех предприятиях, принадлежащих Coskata, Enerkem и INEOS New Planet BioEnergy. Общая стоимость проектов составляет 73 миллиона галлонов США (280 000 м3).3) в год и начнет производство целлюлозного этанола в 2012 году. Министерство сельского хозяйства США также опубликовало список передовых производителей биотоплива, которые получат платежи за расширение производства передового биотоплива.[32] В июле 2011 года Министерство энергетики США предоставило гарантии по кредитам на сумму 105 миллионов долларов США. ПОЭТ для строительства завода промышленного масштаба Эмметсбург, Айова.[33]

Коммерческое развитие

В промышленности целлюлозного этанола в Соединенных Штатах в 2008 году было создано несколько новых промышленных предприятий. Производственные мощности производились на 12 миллионов литров (3,17 миллиона галлонов) в год, и дополнительно 80 миллионов литров (21,13 миллиона галлонов) в год производились. в 26 новых заводах - в стадии строительства. (Для сравнения, расчетное потребление нефти в США на все использует составляла около 816 миллионов галлонов в день в 2008 году.[34])

Заводы по производству целлюлозного этанола в США[5][35][36]
(Действует или строится)
КомпанияМесто расположенияСырьеПроизводительность (млн галлонов / год)ЭксплуатируетсяТип
Abengoa BioenergyHugoton, KSСолома пшеничная25 - 30 [36][37]2013 - 2016 (банкрот)Коммерческий
Американский процесс, Inc.Алпена, МичиганЩепки1.02012 -Демонстрация
BlueFire этанолФултон, MSНесколько источников19 [38]Строительство остановлено 2011 г. [39]Коммерческий
Coskata, Inc.Мэдисон, ПенсильванияНесколько источников0.04 [40]2009 - 2015[41]Полукоммерческий
VERBIO - приобретение завода у DuPontНевада, ИАКукурузная солома30[42]2018 (приобретение) [43]Полукоммерческий
Fulcrum BioEnergyРино, НевадаТвердые бытовые отходы10оценка на конец 2013 г.Коммерческий
Энергия побережья Мексиканского заливаЛивингстон, АлабамаДревесные отходы0.3 [44]до 2008 годаДемонстрация
KL Energy Corp.Аптон, ВайомингДревесные отходы
МаскомаКинросс, МичиганДревесные отходы20Коммерческий
ПОЭТ ООО[45][46]Эмметсбург, ИАКукурузная солома20 - 25Сентябрь 2014 г.[47]Коммерческий
ПОЭТ ООО[48]Шотландия, SDКукурузная солома0.032008Пилот
XylecoУоберн, МассачусетсДемонстрация

Экологические проблемы

Целлюлозный этанол и этанол на основе зерна фактически являются одним и тем же продуктом, но многие ученые считают, что производство целлюлозного этанола имеет явные экологические преимущества по сравнению с производством этанола на основе зерна. На основа жизненного цикла этанол, произведенный из сельскохозяйственных остатков или целлюлозных культур, имеет значительно более низкие выбросы парниковых газов и более высокий рейтинг устойчивости, чем этанол, произведенный из зерна.[10]

В соответствии с Министерство энергетики США исследования, проведенные Аргоннская национальная лаборатория Чикагского университета целлюлозный этанол снижает выбросы парниковых газов (ПГ) на 85% по сравнению с бензином с модифицированной формулой. Напротив, крахмальный этанол (например, из кукурузы), который обычно использует природный газ для обеспечения энергии для процесса, снижает парниковый газ выбросы на 18–29% по сравнению с бензином.[12]

Критики, такие как профессор экологии и сельского хозяйства Корнельского университета Дэвид Пиментель и Калифорнийского университета в Беркли инженер Тад Пацек ставить под сомнение вероятность получения экологических, энергетических или экономических выгод от технологии целлюлозного этанола из ненапрасно тратить.[49][50]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Перник, Рон и Уайлдер, Клинт (2007). Революция чистых технологий п. 96.
  2. ^ HLPE (2013). «Биотопливо и продовольственная безопасность» (PDF).
  3. ^ Марк Кинвер. Биотопливо ориентировано на следующее поколение Новости BBC, 18 сентября 2006 г.
  4. ^ Целлюлозный этанол: не просто жидкое топливо В архиве 2008-10-23 на Wayback Machine
  5. ^ а б c Декер, Джефф. Против зерна: этанол из лигноцеллюлозы, Мир возобновляемой энергии, 22 января, 2009. Проверено 1 февраля, 2009.
  6. ^ «Этанол Текнолоджис Лимитед». Архивировано из оригинал в 2012-07-30. Получено 2009-02-01.
  7. ^ Австралия финансирует пилотный завод по производству целлюлозного этанола
  8. ^ [1]
  9. ^ [2]
  10. ^ а б «Обратный отсчет до коммерциализации». Архивировано из оригинал на 2007-09-28. Получено 2007-06-28.
  11. ^ Планы канадского целлюлозного завода
  12. ^ а б c Целлюлозный этанол В архиве 2007-09-28 на Wayback Machine
  13. ^ Лиза Гибсон. Открытие завода по производству биоэтанола в Дании Журнал Биомасса, 19 ноября 2009 г.
  14. ^ Смесь целлюлозного этанола доступна на заправочных станциях в Дании Конгресс зеленых автомобилей, 28 октября 2010 г.
  15. ^ Дания - Все системы используются на крупнейшем в мире заводе по производству целлюлозного этанола. В архиве 21 февраля 2014 г. Wayback Machine
  16. ^ BBF2 - 2-й грант для демонстрационного завода, Дания - 2009 г. В архиве 2012-04-02 в Wayback Machine
  17. ^ [3] В архиве 2012-03-28 в Wayback Machine
  18. ^ Дания - Maabjerg Energy Concept В архиве 2012-04-02 в Wayback Machine
  19. ^ "Stort bioraffinaderi i Maabjerg skrottet". Ingeniøren. Получено 6 октября 2016.
  20. ^ BUTALCO произведет первые объемы биоэтанола из лигноцеллюлозной биомассы
  21. ^ Домашняя страница Clariant
  22. ^ Крис Бевилл (12 апреля 2010 г.). «Крупнейший в мире завод по производству целлюлозного этанола открывает землю в Италии». Журнал производителей этанола.
  23. ^ https://www.biofuelsdigest.com/bdigest/2018/07/22/biochemtex-beta-renewables-ibp-and-italian-bio-products-to-be-auctioned-off/
  24. ^ Японские фирмы стремятся разработать целлюлозный этанол
  25. ^ Хонда строит исследовательский центр целлюлозного этанола
  26. ^ Крис Бевилл. Открытие опытного целлюлозного завода в Норвегии[постоянная мертвая ссылка ] Журнал производителей этанола, Ноябрь 2010 г.
  27. ^ "Кировский БиоХимЗавод".
  28. ^ Интерес Америки к технологии производства целлюлозного этанола SEKAB[постоянная мертвая ссылка ]
  29. ^ Технико-экономическое обоснование совместного размещения и интеграции заводов по производству этанола из кукурузного крахмала и лигноцеллюлозного сырья: совместное исследование, спонсируемое Министерством сельского хозяйства США и Министерством энергетики США В архиве 15 июля 2007 г. Wayback Machine Январь 2005 г., стр. 1.
  30. ^ Закон о пищевых продуктах, сохранении природных ресурсов и энергии 2008 года
  31. ^ Исследования показывают, что биотопливо может обеспечить жизнеспособное и устойчивое решение для снижения зависимости от нефти
  32. ^ Бевилл, Крис (20 января 2011 г.). «Министерство сельского хозяйства США утверждает гарантии по кредитам для 3 целлюлозных проектов». Журнал производителей этанола.
  33. ^ Мэтью Л. Уолд (6 июля 2011 г.). «США поддерживают проект по производству топлива из кукурузных отходов». Нью-Йорк Таймс. Получено 7 июля, 2011. Министерство энергетики планирует предоставить гарантию по кредиту в размере 105 миллионов долларов на расширение завода по производству этанола в Эмметсбурге, штат Айова, который намеревается производить моторное топливо из кукурузных початков, листьев и шелухи.
  34. ^ "Международный - Управление энергетической информации США (EIA)".
  35. ^ Гарднер, Тимоти (19 февраля 2009 г.). «ТАБЛИЦА-Открытые и планируемые заводы по производству целлюлозного этанола в США». Рейтер.
  36. ^ а б Строительная целлюлоза
  37. ^ «Разрешение открывает путь для завода Abengoa в Хьюготоне». Телеграф Гарден-Сити. 21 сентября 2011 г.
  38. ^ «BlueFire Renewable создает 52 рабочих места по мере продолжения подготовки площадки в Fulton, MS Project», журнал Biofuels. 2 декабря 2010 г.
  39. ^ «Фултон Констракшн Прогресс». Синий огонь. 2017-08-20.
  40. ^ "Анаэробные организмы - ключ к быстрому росту Коскаты" в Журнал производителей этанола, Июль 2008 г.. Проверено 28 июля 2008 года.
  41. ^ Мишель Кребс. «Coskata запускает первый завод по производству этанола Flex в Пенсильвании», - Эдмундс Авто Обсервер. 19 октября 2009 г.
  42. ^ «DuPont открывает новые возможности на заводе по производству целлюлозного этанола мощностью 30 млн г / г». Журнал производителей этанола. 30 ноября 2012 г.. Получено 15 декабря, 2012.
  43. ^ «VERBIO приобретает завод по производству целлюлозного этанола у DuPont в Неваде / Айове, США». 2018-11-08.
  44. ^ Сюзанна Шмидт. Город Алабама стал партнером журнала Biomass Magazine Gulf Coast Energy. 1 августа 2008 г.
  45. ^ POET продолжает использовать целлюлозный этанол
  46. ^ Айова дает окончательное одобрение завода по производству целлюлозного этанола Поэта В архиве 2009-03-03 на Wayback Machine
  47. ^ «Проект Свобода - Продвинутое биотопливо POET-DSM».
  48. ^ Мэтью Л. Уолд (6 июля 2011 г.). «США поддерживают проект по производству топлива из кукурузных отходов». Нью-Йорк Таймс. Получено 7 июля, 2011.
  49. ^ Получение этанола из просеянной травы считается возможным
  50. ^ ""Газ травяной «обещает быть сверхэффективным и чистым топливом». Архивировано из оригинал на 2008-03-21. Получено 2008-01-12.

внешняя ссылка