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Etanolo economico da pneumatici e spazzatura
Ieri al Salone Internazionale dell'Automobile del Nord America a Detroit, Motori generali ha annunciato una partnership con Coskata di Warrenville, IL, una nuova società che afferma di poter produrre etanolo da trucioli di legno, erba e spazzatura, compresi i vecchi pneumatici, per un dollaro al gallone. È molto meno di quanto costa produrre il biocarburante dal grano di mais, che è la fonte di quasi tutto l'etanolo prodotto negli Stati Uniti.
Fibre combustibili: Un fascio di fibre cave è il cuore di un nuovo processo per produrre etanolo da fonti diverse dal mais. I materiali organici vengono riscaldati per formare una miscela di idrogeno, anidride carbonica e monossido di carbonio. Quando il bioreattore nella foto è in funzione, i gas fluiscono attraverso il centro delle fibre e alimentano i batteri che crescono all'esterno. I batteri convertono i gas in etanolo.
I dirigenti di Coskata, che fino all'annuncio avevano tenuto nascosta l'esistenza e la tecnologia dell'azienda, affermano di aver sviluppato un approccio ibrido che coinvolge processi sia termochimici che biologici per la produzione di etanolo. Fino ad ora, la maggior parte dei ricercatori si è concentrata sullo sviluppo di metodi termochimici o biologici. Coskata afferma che oltre ad essere più economico di altri processi di produzione di etanolo in fase di sviluppo, la sua tecnologia utilizza meno energia e acqua.
GM fornirà supporto finanziario, tecnico e di marketing a Coskata per aiutarlo a scalare il suo processo, che finora è stato dimostrato solo su scala di laboratorio. Coskata sta completando un impianto di produzione di etanolo su scala pilota e annuncerà le posizioni per un impianto da 40.000 galloni all'anno e un impianto su scala commerciale da 100 milioni di galloni all'anno entro la fine dell'anno.
Coskata si unisce a una serie di altre società alla ricerca di modi per produrre biocarburanti da fonti alternative. Un nuovo mandato federale, firmato alla fine del mese scorso, prevede la produzione di 36 miliardi di galloni di biocarburanti entro il 2022; di questi, 21 miliardi di galloni proverranno da fonti diverse dal granoturco. Ma finora la tecnologia per produrre etanolo da tali materie prime non è stata dimostrata commercialmente.
Il processo Coskata inizia con la gassificazione, una tecnologia ben nota che prevede il riscaldamento di un'ampia gamma di materiali organici fino a quando i loro componenti si dissociano e formano gas di sintesi, una miscela di idrogeno, monossido di carbonio e anidride carbonica. Quindi, invece di utilizzare catalizzatori chimici per convertire il syngas in vari alcoli come avviene nei processi convenzionali (vedi Breaking Ground on Cellulosic Ethanol), Coskata utilizza nuovi ceppi di batteri per convertirlo in etanolo. Poiché l'etanolo è l'unico prodotto, la tecnica produce una resa complessiva migliore rispetto ai processi catalitici. I batteri sono anche più facili da lavorare rispetto ai catalizzatori in qualche modo. Ad esempio, non sono così particolari riguardo al rapporto tra i gas nel syngas. È teoricamente possibile nutrire il nostro organismo esclusivamente con monossido di carbonio e da questo si trarrà etanolo, afferma Richard Tobey, vicepresidente di R&D e ingegneria di Coskata. Non puoi farlo con gli approcci catalitici.
Il sistema ibrido rende pratico l'utilizzo di un'alternativa alla fase di distillazione convenzionale utilizzata nella produzione di etanolo; la versione Coskata utilizza solo la metà dell'energia. In questo processo alternativo, chiamato permeazione al vapore, l'acqua e il vapore di etanolo passano attraverso una membrana a forma di tubo. Alla fine, quasi tutta l'acqua è stata rimossa, lasciando dietro di sé etanolo puro al 99,7 percento. I normali processi di fermentazione producono un brodo di acqua ed etanolo pieno di biomassa lavorata che ostruirebbe tale membrana.
Almeno un'altra azienda ha provato un approccio ibrido alla produzione di etanolo: l'azienda di biocarburanti BRI Energy ha trovato batteri simili in grado di elaborare il syngas. Ma Andy Aden, un ricercatore senior che studia l'etanolo cellulosico presso il National Renewable Energy Laboratory di Golden, CO, afferma che un problema con tali approcci è che è stato difficile rendere il syngas accessibile ai batteri, poiché il syngas non si dissolve facilmente in acqua . Coskata ha affrontato questo problema con un nuovo progetto di bioreattore in cui i batteri crescono in densi biofilm all'esterno delle fibre cave. Il syngas viene pompato all'interno di queste fibre e si diffonde attraverso di esse direttamente al biofilm. Aden afferma che l'approccio al biofilm sembra promettente, sebbene metta in guardia sul fatto che tali sistemi sono stati difficili da scalare fino alla scala commerciale.
Mentre Coskata afferma che il suo processo può funzionare con una gamma molto ampia di materie prime, in pratica potrebbe essere più adatto per materiali specifici. Penso che funzionerà molto bene per i materiali legnosi e forse in modo quasi unico per i rifiuti solidi urbani e alcuni di questi altri rifiuti ad alto contenuto di carbonio, come i pneumatici, afferma Bruce Dale, professore di ingegneria chimica e scienza dei materiali presso la Michigan State University. Ma dice che gli approcci biologici potrebbero funzionare meglio con materie prime come l'erba rampicante.
Finora l'azienda produce etanolo solo poche gocce alla volta. L'economia del processo su scala commerciale dipenderà da una serie di fattori, tra cui quanto costa la materia prima e se il sistema funziona bene in bioreattori più grandi.