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Reinventare la produzione di etanolo cellulosico
Una startup con sede a Tel Aviv, in Israele, chiamata HCL-Cleantech ha reinventato un processo secolare chiamato processo Bergius come metodo molto più economico per produrre etanolo dalla biomassa. Il processo utilizza acido cloridrico concentrato (HCL) per scomporre la biomassa in zuccheri, ma è stato troppo costoso per l'uso commerciale. La società, tuttavia, afferma di aver sviluppato un modo per riciclare il 42% dell'HCl, reimmettendolo nel sistema e riducendo significativamente il costo di produzione dell'etanolo.
L'unico aspetto veramente innovativo di ciò che facciamo è il recupero dell'acido, che costa il 10 percento di quanto costava un tempo, afferma il CEO Eran Baniel. Ma questa modifica ha attirato l'interesse di numerose aziende negli Stati Uniti e recentemente HCL-Cleantech ha ricevuto $ 5,5 milioni in capitale di rischio da investitori di energia pulita Khosla Ventures e Burrill e compagnia costruire un impianto pilota negli Stati Uniti.
Per produrre etanolo da fonti cellulosiche come trucioli di legno e stufato di mais, la materia prima deve essere prima spogliata in tre parti: lignina, cellulosa ricca di zucchero ed emicellulosa. Queste ultime due parti devono poi essere convertite in zuccheri, che possono poi essere fermentati in etanolo da organismi come il lievito. La tecnologia convenzionale dell'etanolo utilizza soluzioni acide diluite in una fase di pretrattamento per separare la lignina dalla cellulosa e dall'emicellulosa. Enzimi costosi scompongono quindi la cellulosa e l'emicellulosa in zuccheri semplici.
Come alternativa più economica, HCL-Cleantech utilizza una soluzione di HCL molto più forte e concentrata che combina le prime due fasi della produzione di etanolo, eliminando contemporaneamente le fonti cellulosiche e scomponendole in zuccheri fermentescibili. Baniel afferma che l'idrolisi acida è in grado di spremere fino al 97 percento degli zuccheri da fonti cellulosiche come il legno. L'uso di HCL riduce anche la quantità di sottoprodotti indesiderati che normalmente si verificano con soluzioni acide più diluite. Inoltre, la reazione acida concentrata può avvenire a basse temperature, il che riduce l'energia necessaria per far funzionare il sistema.
Tuttavia, il riciclaggio di HCL si è rivelato una sfida difficile. I ricercatori hanno scoperto che quando l'HCL scompone le fonti cellulosiche come il legno in zuccheri, forma forti legami con l'acqua che sono difficili da rompere. Le industrie che riciclano l'HCL, come i produttori di acido citrico, utilizzano costosi metodi ad alta temperatura e pressione per far evaporare l'acqua, isolando l'HCL.
Invece, gli scienziati che hanno sviluppato la tecnologia per HCL-Cleantech hanno escogitato un percorso più economico per separare e riciclare l'HCL. Hanno ideato un solvente proprietario che attrae l'acido cloridrico. Hanno mescolato questo solvente con la soluzione HCL-acqua e hanno scoperto che il solvente ha rotto il legame HCL-acqua ed estratto HCL dalla soluzione acquosa. Gli scienziati hanno quindi sviluppato un metodo per fare in modo che il solvente rilasci HCL sotto forma di gas, pompandolo nuovamente nel sistema per abbattere più cellulosa.
Baniel afferma che l'obiettivo dell'azienda è quello di collaborare con gli impianti di fermentazione per completare l'ultima fase della produzione di etanolo. Quando abbiamo iniziato, pensavamo di dover arrivare fino al biocarburante, dice. Tuttavia, abbiamo scoperto che esistono tecnologie per la fermentazione degli zuccheri che sono molto più avanti di qualsiasi cosa possediamo.
La società prevede che il suo impianto pilota sarà pronto nell'ultima parte del 2010. Nel frattempo, Baniel afferma che la società testerà più fasi del suo processo in vari impianti industriali in Israele per vedere se la tecnologia può funzionare in modo efficiente su larga scala .
James McMillan, responsabile della ricerca e dello sviluppo dei processi di raffinazione biochimica presso il Laboratorio Nazionale Energie Rinnovabili , a Golden, CO, afferma che l'aumento della tecnologia per funzionare in modo robusto è la chiave del suo successo a lungo termine. La prova nel budino sta dimostrando che funziona in condizioni robuste e può gestire gli sconvolgimenti che si verificano nel mondo reale, il tutto a un costo interessante sul mercato, afferma McMillan. Questo è ciò che deve essere mostrato. Aggiunge che quando arriva il momento di costruire un impianto, l'azienda potrebbe dover investire in materiali costosi per contenere HCL, che è estremamente corrosivo e potenzialmente volatile, soprattutto nella sua fase gassosa.
Un'altra azienda che utilizza l'idrolisi acida concentrata per produrre etanolo è Etanolo BlueFire , con sede a Irvine, CA. L'azienda utilizza l'acido solforico, che è leggermente più economico dell'HCl, per abbattere gli zuccheri da fonti cellulosiche come rifiuti solidi urbani e residui di legno. John Cuzens, chief technology officer di BlueFire Ethanol, afferma che il riciclaggio di HCL in forma gassosa può aiutare a migliorare i raccolti di zucchero. Tuttavia, avverte che HCL-Cleantech dovrà tenere conto dell'aumento del rischio associato alle potenziali emissioni di gas cloridrico.
Il loro processo potrebbe far fuoriuscire gas di cloro e il gas di cloro corroderà tutto all'esterno e all'interno del reattore, afferma Cuzens. Quindi le passerelle in acciaio al carbonio, praticamente tutto ciò che nell'impianto devono tenere d'occhio.