The playground

More information here

Furfural: fremtidig råmateriale til brændstoffer og kemikalier

annonce i løbet af de sidste par år har flere forskningsgrupper beskrevet tilgange til omdannelse af seks-carbon sukkerarter såsom glucose og fructose til et kemikalie kaldet HMF. Dette molekyle repræsenterer en vedvarende byggesten til syntese af plast og industrielle og husholdningskemikalier. Derudover annoncerede avantium, et Amsterdam, Det Nederlandske teknologiselskab i oktober sidste år resultaterne af […]
annonce

i løbet af de sidste par år har flere forskningsgrupper beskrevet tilgange til omdannelse af seks-carbon sukkerarter såsom glucose og fructose til et kemikalie kaldet HMF. Dette molekyle repræsenterer en vedvarende byggesten til syntese af plast og industrielle og husholdningskemikalier. Derudover annoncerede avantium, et Amsterdam, Det Nederlandske teknologiselskab i oktober sidste år resultaterne af motortest af sin nye furanbaserede biobrændstof afledt af HMF. Virksomheden kaldte sit brændstof, Furanics, og rapporterede, at forskellige blandinger af Furanics med almindelig diesel gav positive resultater, herunder jævn motorydelse i flere timer og betydelige reduktioner i sodemissioner fra køretøjets udstødning.
nu begynder et søsterkemikalie til HMF, furfural, at få opmærksomhed fra celluloseholdige ethanolproducenter og akademiske forskere. Furfural er en mandel-duftende, olieagtig, farveløs væske, der bliver gul til mørk brun, når den udsættes for luft. Det bruges som et opløsningsmiddel til raffinering af smøreolier, som et fungicid og ukrudtsdræber og til produktion af tetrahydrofuran, et vigtigt industrielt opløsningsmiddel. Desuden furfural sammen med sin søster molekyle HMF, kan tjene som en byggesten for andre potentielle transport brændstoffer, herunder dimethylfuran og ethyl levulinat.Furfural produceres ved at fjerne vand fra eller dehydrere fem-carbon sukkerarter som f.eks. Disse pentosesukker opnås almindeligvis fra hemicellulosefraktionen af biomasseaffald som majsstænger, majskolber og skaller af jordnødder og havre. Faktisk blev der i 1920 ‘ erne produceret flere tons furfural hver måned fra kornaffaldslagrene hos Kvaker Oats Co. – i Cedar Rapids. Men billige oliepriser i den sidste del af det 20.århundrede bragte den indenlandske produktion af furfural til en veritabel standsning.
i dag er omkring 90 procent af furfural produktionskapacitet installeret i tre lande, Kina, der huser mest på omkring 74 procent, Sydafrika og Den Dominikanske Republik, ifølge SRI Consulting, en international business research service til den kemiske industri. Men i dette klima med hidtil usete høje oliepriser vokser interessen for at producere furfural i USA.
“En af de største anvendelser af furfural var at omdanne det til tetrahydrofuran,” forklarer Kendall Pye, chief scientific officer hos Lignol Innovations Ltd., en canadisk udvikler af bioraffineringsteknologier og et datterselskab af Lignol Energy Corp. men olieindustrien fandt en måde at fremstille furaner af oliebaseret maleinsyreanhydrid. “Nu hvor oliepriserne er blevet skyhøje, er der en stærk interesse i at producere furfural igen, fordi det virkelig ser ud som om det kunne være billigere,” siger Pye.i den celluloseholdige ethanolproduktionsteknologi, der anvendes af Lignol, furfural repræsenterer en “glad tilfældighed”, en potentielt lukrativ konsekvens af processen. “Vi laver ikke bevidst furfural,” forklarer Pye. “Hele målet med vores bioraffinaderi er at tilberede træ under tryk og relativt høje temperaturer for at fjerne lignin.”Processen producerer et meget rent lignin, der kan overstige værdien af den ethanol, der efterfølgende produceres fra glucose opnået fra cellulosen. Derudover viser det sig, at når hemicellulosefraktionen af træet fortsætter med at koge, nedbrydes polymeren til de ksylose sukkerarter, som under de samme procesbetingelser bliver til furfural. “Vi får furfural som en konsekvens af de forhold, vi bruger i vores proces,” siger Pye.

Denne up-front, delignification proces blev først udviklet af University of Pennsylvania og General Electric i begyndelsen af 1970 ‘erne. senere døbt Alcell pulping proces, blev det kommercialiseret og anvendt til papirmasse og papirindustrien i 90’ erne. Lignol erhvervet teknologien i 2001 og ændret det ved for nylig at udvikle processer til saccharification og fermentering. Tidligere i sommer meddelte virksomheden, at det er begyndt at bygge et 100.000 liter (26.000 gallon) ethanolpilotanlæg på campus ved British Columbia Institute of Technology i Burnaby, British Columbia. Virksomheden har også planer om at bygge et demonstrationsanlæg i kommerciel skala, der vil være baseret i Colorado, som delvist vil blive finansieret af et US Doe-tilskud på 30 millioner dollars.


“vi betragter denne teknologi som den nærmeste ting til et bioraffinaderi af høj kvalitet,” siger Pye. “Vi tager træ og deler det op i dets forskellige fraktioner og får den højeste værdi, vi kan for hver af disse fraktioner.”
selvom ethanol og lignin vil være de primære produkter i processen, vil furfural give en tredje indtægtskilde. Betydningen af denne pengestrøm vil imidlertid afhænge af kilden til råmaterialet. Nåletræ som lodgepole pine harbor mindre end hårdttræ eller årlige afgrøder såsom halm og majs stover. Men i et demonstrationsstørrelsesanlæg, der behandler hundreder af tons biomasse om dagen, vil andelen af furfural, der kan udvindes fra et nåletræråmateriale, stadig være betydelig, siger Pye.
For Raven biobrændstoffer International, en ny Jersey-baserede biobrændstoffer selskab, oprindelsen af råmaterialet er ikke en stor faktor, fordi virksomhedens teknologi er afstemt til
koncentration af sukker i råmaterialet. Raven biobrændstoffer bruger kommercielt tilgængelig teknologi, der bruges i pulpingindustrien til at producere ethanol og furfural fra en lang række celluloseholdige råmaterialer, herunder byggeaffald og træflis, forklarer John Sams, chief operating officer for Raven biobrændstoffer.
to-trins processen er blevet testet udførligt i USA. federal laboratory, Tennessee Valley Authority pilot facilitet på Muscle Shoals, Ala. I løbet af de sidste otte år er 32 forskellige råmaterialer blevet testet, og der er genereret ingeniør-og opskaleringsdata.
i det første trin behandles biomasserråmaterialet med damp og svag svovlsyre i en anaerob digestor for at nedbryde træet til det punkt, hvor forskellige sukkerstrømme kan fjernes. Under disse samme betingelser for varme og syre dehydreres pentosesukkerne og omdannes derefter til furfural, som yderligere raffineres gennem en destillationsproces. I mellemtiden fermenteres de sekskantede sukkerarter i et andet trin til ethanol. “Årsagen til, at vores system er mere tilgivende, er, at vi kan justere koncentrationen af syren, strømmen af syren eller dampen for at få mere af sukkeret ud, hvis der er et lavere sukkerindhold i råmaterialet,” siger Sams.

Derudover tillader processen ekstraktion af eventuelle resterende fibre, der kan sælges eller sættes i en kedel for at give procesvarme til anlægget. “I vores tilfælde fjerner vi C-5-sukkerarter i den første fase af processen for at fremstille furfural, og i den anden fase fremstilles C-6-sukkerarter til ethanol gennem en normal fermenteringsproces,” forklarer han. “Raven patenterede teknologi er centreret omkring produktion af furfural i kombination med ethanol og til produktion af højt niveau afledte kemikalier fra furfural.”
det første projekt, som Raven biobrændstoffer udvikler, vil blive placeret i den amerikanske stat. Anlægget vil producere 7 MMgy cellulosethanol og 4 MMgy furfural fra 500 tons byggeaffald pr. Sams siger, at anlægget forventes at være i drift i foråret 2010. “Vi tror, at vi skal have det første rigtige kommercielle anlæg, der opererer i USA og bestemt det første i Vesten,” siger han. Derudover planlægger virksomheden at bygge et lignende anlæg i British Columbia, som vil bruge træ fra fyrbille-angrebne skovområder. sammen med ethanol kan virksomheden sælge den rå furfural eller installere ekstra udstyr til at omdanne den furfural til afledte kemikalier. “Den primære drivkraft i processen er at producere ethanol, men furfural er en vigtig del af det, fordi det, der gør vores plante meget rentabel, er, at furfural sælger for $4,50 til $5 pr. selvom det kan være for tidligt at lave fejende forudsigelser om fremtiden for furfural i en biobaseret økonomi, er det klart, at producenterne diversificerer, og at produktionen af specialkemikalier og udvidelsen af disse industrier vil piggyback væksten i cellulosethanolproduktion. Jessica Ebert er freelance skribent for Biomassemagasinet. Nå hende på [email protected]

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret.