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Innovazione sull'etanolo cellulosico
Range Fuels, una startup con sede a Broomfield, CO, ha aperto la strada a quello che potrebbe essere il primo impianto a produrre quantità su scala commerciale di etanolo dalla biomassa cellulosica. Ma la notizia non è necessariamente un segnale che l'etanolo da trucioli di legno ed erba sia pronto a competere con l'etanolo dal grano di mais. L'etanolo cellulosico commercialmente valido potrebbe essere ancora lontano molti anni.
Chip di carburante: Range Fuels, con sede a Broomfield, CO, ha sviluppato un metodo per convertire i trucioli di legno in etanolo.
L'impianto di Range Fuels, situato nel sud-est della Georgia, potrebbe produrre etanolo già il prossimo anno. È stato finanziato dal Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti (DOE) come parte dello sforzo dell'agenzia per aumentare l'uso di biocarburanti. Il DOE sta fornendo un totale di 76 milioni di dollari alla società per la costruzione del suo nuovo impianto. All'inizio produrrà 20 milioni di galloni, aumentando infine tale importo a 100 milioni.
Quasi tutti gli oltre cinque miliardi di galloni di etanolo prodotti negli Stati Uniti sono stati ottenuti dall'amido di mais. Ma l'etanolo da fonti cellulosiche è un'alternativa interessante perché potrebbe richiedere meno energia da combustibili fossili per essere prodotto e le sue scorte di biomassa sono vaste. In effetti, se mai i biocarburanti sostituiranno più del 10% circa della benzina negli Stati Uniti, l'etanolo cellulosico sarà essenziale. Ma produrre etanolo dalla biomassa cellulosica è molto più difficile che produrlo dall'amido di mais. E il processo per convertire la biomassa in biocarburanti non è stato economicamente sostenibile.
Tuttavia, il CEO di Range Fuels Mitch Mandich afferma che l'azienda può produrre etanolo a prezzi competitivi con l'etanolo a base di mais, anche tenendo conto degli elevati costi di capitale associati alla costruzione di un impianto di biocarburanti cellulosici. Range Fuels ha sviluppato un processo termochimico in due fasi per convertire i trucioli di legno e altri tipi di biomassa in una combinazione di alcoli che includono etanolo, metanolo, propanolo e butanolo. Nella prima fase, chiamata gassificazione, calore, pressione e vapore convertono la biomassa in una miscela principalmente di idrogeno e monossido di carbonio. Questa miscela di gas, chiamata syngas, viene poi esposta a catalizzatori che la convertono in alcoli. Il processo è simile al processo Fischer-Tropsch che è stato utilizzato per decenni per convertire il carbone in combustibili liquidi.
Mandich afferma che una combinazione di un nuovo catalizzatore proprietario e miglioramenti nella progettazione e nell'ingegneria dell'impianto può rendere il processo economico. Inoltre, l'azienda sta posizionando l'impianto vicino alle forniture di cippato, riducendo al minimo i costi di trasporto associati alla biomassa ingombrante. Inoltre, l'azienda prevede di miscelare l'etanolo con la benzina e venderlo localmente ai conducenti, riducendo i costi di spedizione del biocarburante.
Ma poiché l'azienda dipende in larga misura dai finanziamenti del governo federale per costruire il primo impianto, è difficile valutare se il suo processo sia effettivamente commercialmente fattibile. All'inizio di quest'anno, il DOE ha annunciato il finanziamento di sei impianti di etanolo cellulosico. La prima rata del premio di Range Fuels sarà di 50 milioni di dollari per costruire un impianto da 20 milioni di galloni all'anno. Mandich rifiuta di fornire stime sul costo totale dell'impianto. Ma il costo tipico degli impianti di mais-etanolo è di circa $ 2 per gallone di capacità, o $ 40 milioni per un impianto da 20 milioni di galloni. Anche se il costo dell'impianto di Range Fuels è il doppio di quello di un impianto convenzionale, o 80 milioni di dollari, il DOE sta fornendo la parte del leone dell'investimento, denaro che secondo Mandich è molto importante per il successo di Range Fuels. Una dipendenza così pesante dal finanziamento del governo, piuttosto che dagli investitori privati, potrebbe suggerire che l'etanolo cellulosico commercialmente redditizio rimane una buona strada da percorrere.
Inoltre, ci sono molte incognite su come funzionerà il processo termochimico quando si tratta di produrre quantità su scala commerciale. I precedenti tentativi degli scienziati del National Renewable Energy Laboratory (NREL) di aumentare le tecniche termochimiche hanno mostrato che i sistemi più piccoli che funzionano bene affrontano problemi quando le camere di lavorazione sono più grandi. Inoltre, gli impianti che operano a temperature e pressioni elevate tendono a deteriorarsi rapidamente, aumentando i costi. Quest'ultima preoccupazione potrebbe essere meno problematica ora, tuttavia, afferma Steve Tedesco , un ricercatore senior presso NREL, a causa dei materiali più resistenti.
Gli approcci termochimici alla produzione di biocarburanti, come l'approccio di Range Fuels, affrontano anche la concorrenza di nuovi metodi biologici che utilizzano enzimi e organismi per abbattere la cellulosa e produrre etanolo. In effetti, a settembre, Mascoma, con sede a Cambridge, MA, ha annunciato che avrebbe costruito un impianto di cellulosa nella contea di Monroe, TN, che produrrà etanolo dall'erba. A questo punto, non è ancora chiaro quale approccio funzionerà meglio, perché nessun impianto su scala commerciale di entrambi i tipi è operativo. Durante il finanziamento del DOE all'inizio di quest'anno, l'agenzia ha sostenuto sia gli approcci termochimici che quelli biologici.
In definitiva, è ancora troppo presto per prevedere il successo dei primi tentativi come quelli di Range Fuels. È difficile fare soldi con il primo di qualsiasi cosa, dice Lanny Schmidt , professore di ingegneria chimica e scienza dei materiali presso l'Università del Minnesota, che sta anche sviluppando metodi termochimici per produrre biocarburanti. Tuttavia, se il primo impianto funziona come spera Mandich, la produzione di combustibile cellulosico potrebbe accelerare rapidamente.
Chi sa come funzionerà l'economia? dice Schmidt. Devi costruirlo e vedere cosa succede. È una mossa saggia da parte del DOE provare diverse tecnologie, perché a questo punto nessuno sa chi sarà il vincitore.