The playground

More information here

Furfural: framtida råmaterial för bränslen och kemikalier

annons under de senaste åren har flera forskargrupper beskrivit metoder för att omvandla sexkolsocker som glukos och fruktos till en kemikalie som kallas hydroximetylfurfural eller HMF. Denna molekyl representerar en förnybar byggsten för syntes av plast och industri-och hushållskemikalier. Dessutom meddelade Avantium, ett Amsterdam, det nederländska baserade teknikföretaget i oktober förra året resultaten av motortester […]
annons

under de senaste åren har flera forskargrupper beskrivit metoder för att omvandla sexkolsocker som glukos och fruktos till en kemikalie som kallas hydroximetylfurfural eller HMF. Denna molekyl representerar en förnybar byggsten för syntes av plast och industri-och hushållskemikalier. Dessutom meddelade Avantium, ett Amsterdam, det nederländska baserade teknikföretaget i oktober förra året resultaten av motortester av sitt nya furanbaserade biobränsle härrörande från HMF. Företaget kallade sitt bränsle, Furanics, och rapporterade att olika blandningar av Furanics med vanlig diesel gav positiva resultat inklusive jämn motorprestanda i flera timmar och betydande minskningar av sotutsläpp från fordonsavgas.nu börjar en systerkemikalie till HMF, furfural, få uppmärksamhet hos cellulosaetanolproducenter och akademiska forskare. Furfural är en mandeldoftande, oljig, färglös vätska som blir gul till mörkbrun när den utsätts för luft. Det används som lösningsmedel för raffinering av smörjoljor, som fungicid och ogräsmedel och vid framställning av tetrahydrofuran, ett viktigt industriellt lösningsmedel. Dessutom kan furfural tillsammans med sin systermolekyl HMF fungera som en byggsten för andra potentiella transportbränslen inklusive dimetylfuran och etyllevulinat.Furfural produceras genom att avlägsna vatten från eller dehydrera fem-kol sockerarter som xylos och arabinos. Dessa pentos sockerarter erhålls vanligen från hemicellulosafraktionen av biomassaavfall som majsstalkar, majskolvar och skal av jordnötter och havre. Faktum är att på 1920-talet producerades flera ton furfural varje månad från spannmålsavfallslager vid Quaker Oats Co. i Cedar Rapids, Iowa. Men billiga oljepriser i den senare delen av 20-talet förde inhemsk produktion av furfural till en veritabel stopp. idag är cirka 90 procent av furfural produktionskapacitet installerad i tre länder, Kina, som rymmer mest på cirka 74 procent, Sydafrika och Dominikanska Republiken, enligt SRI Consulting, en internationell affärsforskningstjänst för kemisk industri. Men i detta klimat med oöverträffade höga oljepriser växer intresset för att producera furfural i USA.”en av de största tillämpningarna av furfural var att omvandla den till tetrahydrofuran”, förklarar Kendall Pye, chief scientific officer vid Lignol Innovations Ltd., en kanadensisk utvecklare av bioraffineringsteknik och ett dotterbolag till Lignol Energy Corp.men oljeindustrin hittade ett sätt att göra furaner från petroleumbaserad maleinanhydrid. ”Nu när oljepriset har gått högt, finns det ett starkt intresse för att producera furfural igen eftersom det verkligen ser ut som att det kan vara billigare”, säger Pye.i cellulosaetanolproduktionstekniken som används av Lignol representerar furfural ett ”lyckligt sammanträffande”, en potentiellt lukrativ följd av processen. ”Vi gör inte medvetet furfural,” förklarar Pye. ”Hela målet med vårt bioraffinaderi är att koka upp Trä under tryck och relativt höga temperaturer för att ta bort lignin.”Processen producerar ett mycket rent lignin som kan överstiga värdet av etanolen som därefter produceras från glukos erhållen från cellulosa. Dessutom visar det sig att när hemicellulosfraktionen av träet fortsätter att laga mat, bryts polymeren ned i xylos sockerarter, som under samma processbetingelser förvandlas till furfural. ”Vi får furfural som en följd av de förhållanden som vi använder i vår process”, säger Pye.

denna up-front, delignification process utvecklades först av University of Pennsylvania och General Electric i början av 1970-talet. senare dubbade alcell massaprocessen, det kommersialiserades och tillämpas på massa-och pappersindustrin på 90-talet. Lignol förvärvade tekniken i 2001 och modifierade den genom att nyligen utveckla processer för sackarisering och jäsning. Tidigare i sommar meddelade företaget att det har börjat bygga en 100 000 liter (26 000 liter) etanolpilotanläggning på campus vid British Columbia Institute of Technology i Burnaby, British Columbia. Företaget har också planer på att bygga en kommersiell demonstrationsanläggning som kommer att baseras i Colorado, som delvis kommer att finansieras av ett $30 miljoner US DOE-bidrag.


” vi betraktar denna teknik som det närmaste till ett högkvalitativt bioraffinaderi”, säger Pye. ”Vi tar trä och delar upp det i sina olika fraktioner och får det högsta värdet vi kan för var och en av dessa fraktioner.”även om etanol och lignin kommer att vara de primära produkterna i processen, kommer furfural att ge en tredje inkomstkälla. Betydelsen av den penningströmmen kommer emellertid att bero på källan till råvaran. Barrved som lodgepole pine harbor mindre xylos än lövträd eller ettåriga grödor som halm och majs stover. Men i en demonstrationsstorleksanläggning som bearbetar hundratals ton biomassa per dag, skulle andelen furfural som kan extraheras från ett barrträdsråvara fortfarande vara betydande, säger Pye.
För Raven Biofuels International, ett New Jersey-baserat biobränsleföretag, är råvarans ursprung inte en stor faktor eftersom företagets teknik är avstämbar till koncentrationen av socker i råvaran. Raven Biofuels använder kommersiellt tillgänglig teknik som används i massaindustrin för att producera etanol och furfural från en mängd olika cellulosaråvaror, inklusive byggavfall och träflis, förklarar John Sams, chief operating officer för Raven Biofuels.
tvåstegsprocessen har testats i stor utsträckning i USA. federal laboratory, Tennessee Valley Authority pilotanläggning vid Muscle Shoals, Ala. Under de senaste åtta åren har 32 olika råvaror testats och teknik-och uppskalningsdata har genererats. i det första steget behandlas biomassaråvaran med ånga och svag svavelsyra i en anaerob kokare för att bryta ner träet till den punkt där olika sockerströmmar kan avlägsnas. Under samma förhållanden av värme och syra dehydreras pentos sockerarterna och omvandlas därefter till furfural, vilket ytterligare raffineras genom en destillationsprocess. Under tiden fermenteras hexos sockerarterna i ett andra steg till etanol. ”Anledningen till att vårt system är mer förlåtande är att vi kan justera koncentrationen av syran, syraflödet eller ångan för att få ut mer av sockret om det finns en lägre sockerhalt i råmaterialet”, säger Sams.

dessutom möjliggör processen extraktion av eventuella kvarvarande fibrer som kan säljas eller läggas i en panna för att ge processvärme för anläggningen. ”I vårt fall tar vi bort C-5-sockerarter i det första steget av processen för att göra furfural och i det andra steget görs C-6-sockerarterna till etanol genom en normal jäsningsprocess”, förklarar han. ”Den patenterade Raven-tekniken är centrerad kring produktion av furfural i kombination med etanol och för produktion av högnivåderivatkemikalier från furfural.”
det första projektet som Raven Biofuels utvecklar kommer att ligga i Washington state. Anläggningen kommer att producera 7 MMgy cellulosaetanol och 4 MMgy furfural från 500 ton byggavfall per dag som samlas in av ett företag baserat i staten. Sams säger att anläggningen förväntas vara i drift våren 2010. ”Vi tror att vi kommer att ha den första riktiga kommersiella anläggningen i USA och säkert den första i väst”, säger han. Dessutom planerar företaget att bygga en liknande anläggning i British Columbia, som kommer att använda trä från tallbaggeinfekterade skogsmarker. tillsammans med etanol kan företaget sälja den råa furfural eller installera ytterligare utrustning för att omvandla den furfural till derivatkemikalier. ”Den primära drivkraften i processen är att producera etanol men furfural är en viktig del av det eftersom det som gör vår anläggning väldigt lönsam är att furfural säljer för $4,50 till $5 per gallon”, förklarar Sams. även om det kan vara för tidigt att göra svepande förutsägelser om furfurals framtid i en biobaserad ekonomi, är det uppenbart att producenterna diversifierar och att produktionen av specialkemikalier och utvidgningen av dessa industrier kommer att piggyback tillväxten i cellulosaetanolproduktion.
Jessica Ebert är frilansskribent för biomassa Magazine. Nå henne på [email protected]

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte publiceras.