Karışık alkol yakıtlara biyokütle Biyolojik dönüşüm - Bioconversion of biomass to mixed alcohol fuels
Karıştırılmış alkol yakıtlara biyokütle biyo-dönüşüm MixAlco işlemi kullanılarak gerçekleştirilebilir. Biyo-konversiyonunun yoluyla biyokütle karışık için alkol yakıtı , biyokütle daha fazla enerji biyokütle dönüşüm daha sıvı yakıtlar sona erecek etanol ile maya fermentasyonu.
Yöntem herhangi bir dönüştürme için biyolojik / kimyasal yöntemini içeren biyolojik olarak parçalanabilir bir malzeme (örneğin, kentsel atık, kentsel katı atık , biyolojik olarak parçalanabilir bir atık ve lağım çamuru gibi tarımsal artıkların , mısır koçanından , şeker kamışı bagas , çırçır çöp, gübre ) içine yararlı gibi kimyasal maddeler, karboksilik asitler (örneğin, asetik , propiyonik , bütirik asit ), ketonlar (örneğin, aseton, metil etil keton , dietil keton ) ve biyoyakıt , örneğin primer alkoller (örneğin, etanol, bir karışımı olarak, propanol , n- butanol ) ve / veya ikincil alkollerin karışımı (örneğin, izopropanol , 2-bütanol , 3-pentanol). Çünkü ekonomik olarak üretilebilir birçok ürünlerin bu işlem doğrudur biorefinery .
İşlem, doğal ortamlarında bulunan, doğal olarak oluşan karışık bir mikroorganizma kültürü kullanan rumen sığır, bir termit için cesaret ve deniz ve kara bataklık anaerobik sindirimi sırasında üretilen karboksilik asitlerin bir karışımına biyokütle acidogenic ve asetojenik aşamalarında anaerobik , Bununla birlikte inhibisyonu ile metan son aşamasında. Etanol ve üretimi için daha popüler yöntem selülozik etanol ilk izole edilmelidir kullanımı enzim biyokütle ilave edildi ve bu şekilde basit şekerlere nişasta veya selüloz dönüştürme, etanol içine maya fermentasyonu ile daha sonra takip edilecek. Bu mikroorganizmalar kendi yapmak gibi bu süreç böyle enzimlerin eklenmesini ihtiyacı yoktur.
Mikroorganizmalar anaerobik biyokütle sindirmek ve karboksilik asitlerin bir karışımı haline dönüştürmek üzere, pH değeri kontrol edilmelidir. Bu eklenmesi ile yapılır tamponlama maddesi (örneğin, amonyum bikarbonat , kalsiyum karbonat , böylece bir karışım elde edilir,) karboksilat tuzları. Metanogenez anaerobik sindirimi doğal son aşaması olarak, varlığı ile inhibe edilir amonyum iyonu ya da bir inhibitörü (örneğin, ilavesiyle iyodoform ). Elde edilen fermentasyon sıvı kültür ortamı suyu gerekir üretilen karboksilat tuzları içerir. Bu tarafından etkin bir şekilde elde edilir buhar sıkıştırmalı buharlaştırma . Suyu fermentasyon çorbasının daha fazla kimyasal saflaştırma daha sonra arzu edilen nihai kimyasal veya biyo-yakıt ürüne bağlı olarak gerçekleşebilir.
Buhar sıkıştırmalı buharlaştırma sistemi kondanse damıtılmış su fermantasyon geri devri daim yaptırılmaktadır. Yüksek ham kanalizasyon ya da diğer atık su, diğer taraftan, BOD bir tedaviye ihtiyacı olan fermantasyonu için su kullanılır, buharlaştırma yoğunlaştırılmış damıtılmış su şehir ya da yüksek orijinal kaynağına geri geri dönüştürülebilir -BOD atık su. Bu durumda, bu işlem, aynı zamanda, bir şekilde hizmet edebilir su arıtma değerli bir kimyasal madde veya biyoyakıt üretim sırasında, tesis.
Sistem, mikroorganizmalardan oluşan karışık bir kültür kullandığından, herhangi bir enzim ilave edilmesini gerektirmeyen yanı sıra, fermantasyon selülozik etanol üretimi için daha popüler yöntemlere göre daha ekonomik bir işlemde bu ön adım için, herhangi bir sterilite veya aseptik koşullar gerektirir. hacimleri büyük olan sürecin, ön ucundaki Bu tasarruflar, hacimleri küçük sıkma işleminden başka kimyasal dönüşümlerden için esneklik sağlar.
içindekiler
Karboksilik asitler
Karboksilik asitler "asit yaylanma" olarak bilinen bir işlem kullanılarak karboksilat tuzlardan rejenere edilebilir. Bu işlem, bir yüksek molekül ağırlıklı kullanan tersiyer amin ile açılır (örneğin, trioktilamin), katyon (örneğin, amonyum veya kalsiyum tuzları). Elde edilen amin, karboksilat sonra da termal olarak devri daim amin kendisi, ve karşılık gelen ayrılacak olabilir karboksilik asit . Bu şekilde, teorik olarak hiçbir kimyasal tüketildiği veya atıklar, bu aşama sırasında üretti.
ketonlar
Ketonlar yapmak için iki yöntem vardır. Birincisi, termal olarak karşılık gelen ketonlardan kalsiyum karboksilat tuzları dönüştürme üzerinde oluşur. Bu gelen aseton yapmak için ortak bir yöntem oldu kalsiyum asetat sırasında I. Dünya Savaşı . Ketonlar yapmak için başka bir yöntem, bir ilgili buharlaştırılmış karboksilik asitler dönüştürülmesi üzerinde oluşur katalitik yatak arasında zirkonyum oksit .
alkoller
Primer alkoller
Fermantasyonundan sindirilmemiş tortu kullanılabilmektedir gazlaştırma yapmak için , hidrojen (H 2 ). Bu, H 2 daha sonra kullanılabilir hidrojenleşme esterler , bir katalizör üzerinde (örneğin, bakır kromit) ya amonyum karboksilat tuzları (örneğin, esterleştirilmesi yoluyla üretilir, amonyum asetat , propionat, bütirat) ya da karboksilik asitler (örneğin, asetik, propiyonik, bir yüksek molekül ağırlıklı bir alkol ile butirik asit) (örneğin, heksanol , heptanol ). Hidrojenoliz kaynaktan, nihai ürünler, tekrar geri döndürülür yüksek molekül ağırlıklı alkol vardır esterifikasyon , ve karşılık gelen primer alkoller (örneğin, etanol, propanol, bütanol).
İkincil alkoller
İkincil alkoller (örneğin, izopropanol, 2-butanol, 3-pentanol) ile elde edilir hidrojene bir katalizör (örneğin, Raney nikeli), karşılık gelen ketonlar (örneğin, aseton, metil etil keton, dietil keton) üzerinden.
Bırak-biyoyakıt
Drop-in dönüşümü maruz yukarıda tarif edildiği gibi birincil veya ikincil alkollerin elde biyoyakıt gibi mevcut fosil yakıt alt yapısı ile uyumlu olan yakıt biyobenzin , yeşil dizel ve biyo-jet yakıtı. Bu gibi benzer bir şekilde, zeolit katalizörler kullanılarak oligomerizasyonu, ardından dehidrasyon alkoller tabi tutarak yapılır methanex gelen benzin üretmek için kullanılan yöntem, metanol Yeni Zelanda.
etanol karşı Asetik asit
Selülozik-etanol üretim tesisleri büyük bir kısmı için elektrik kaynaklarıdır olmak zorundadır lignoselülozik biyokütle , yani lignin , ve böylece kılavuz için tesis ve fazla elektrik için elektrik üreten sindirilmemiş kalır ve yakılmalıdır. Pazar büyür ve bu teknoloji sıvı yakıt birleştirilmesi, daha yaygın hale gelir ve şöyle elektrik piyasalarının daha zor hale gelecektir.
Asetik asit, etanol farklı olarak, biyolojik olarak üretimi olmaksızın basit şekerler üretilir karbon dioksit :
Bu nedenle, bir kütle bazında, verim etanol fermantasyondan daha yüksek olacaktır. Daha sonra ise, sindirilmemiş tortu, (çoğunlukla lignin) gazlaştırma yolu ile hidrojen üretimi için kullanıldığında, biyokütleden daha fazla enerji sıvı yakıtlar yerine fazla ısı / elektrik olarak sona erecek sağlanır.
Yakıtların her birinin ekonomi daha kapsamlı açıklama sayfalarında verilen alkol yakıt ve etanol yakıtı , çeşitli sistemlerin ekonomisi hakkında daha fazla bilgi merkezi sayfa bulunabilir biyoyakıt .
gelişim evresi
Sistem küçük bir gösteri ölçekli tesis (5 ton / gün) inşa edilmiş ve bir edilmiştir 2001 pilot ölçekte (200 Ib / gün) ila (10 g / gün) laboratuar ölçeğinde hareket, 1991 yılından bu yana gelişme olmuştur operasyon kapsamında ve 220 ton / gün gösteri bitki 2012 yılında beklenmektedir.