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フルフラール:燃料および化学物質の将来の原料

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過去数年間、いくつかの研究グループは、グルコースやフルクトースなどの六炭素糖をhydroxymethylfurfuralまたはHMFと呼ばれる化学物質に変換するアプローチを説明してきました。 この分子はプラスチックおよび産業および家庭用化学薬品の統合のための回復可能なブロックを表す。 さらに、昨年10月、オランダのアムステルダムに拠点を置く技術会社Avantiumは、hmf由来の新しいフランベースのバイオ燃料のエンジン試験の結果を発表しました。 同社は、その燃料、フラニクスと呼ばれ、通常のディーゼルとフランの様々なブレンドは、数時間のスムーズなエンジン性能と車両の排気からのすす排出量の大幅な削減を含む肯定的な結果をもたらしたことを報告しました。
現在、hmfの姉妹化学物質であるfurfuralは、セルロース系エタノール生産者や学術研究者の注目を集め始めています。 Furfuralは空気に露出されたとき焦茶に黄色に変わるアーモンド香料入りの、油性、無色の液体です。 これは、潤滑油を精製するための溶媒として、殺菌剤および除草剤として、および重要な工業用溶媒であるテトラヒドロフランの製造に使用される。 さらに、姉妹分子HMFと共にfurfuralはdimethylfuranおよびエチルlevulinateを含む他の潜在的な交通機関の燃料のためのブロックとして、役立つことができます。
フルフラールは、キシロースやアラビノースなどの五炭素糖から水を除去または脱水することによって生成されます。 これらのペントースの砂糖はピーナツおよびオートムギのコーンスターク、corncobsおよび殻のような生物量の無駄のhemicelluloseの一部分から一般に得られます。 実際、1920年代には、クエーカーオート麦社の穀物廃棄物の備蓄から毎月数トンのフルフラールが生産されました。 アイオワ州シーダーラピッズ出身。 しかし、20世紀後半の安価な原油価格は、フルフラールの国内生産を真の停止にもたらしました。
今日、フルフラールの生産能力の約90パーセントは、化学産業のための国際ビジネス調査サービスSRIコンサルティングによると、約74パーセント、南アフリカ、ドミニカ共和国で最も多くを収容する三国、中国、に設置されています。 しかし、前例のない高い原油価格のこの気候では、米国でフルフラールを生産することへの関心が高まっています。
“フルフラールの最大の用途の一つは、テトラヒドロフランに変換することでした”とLignol Innovations Ltdの最高科学責任者であるKendall Pye氏は説明します。、Biorefining technologiesのカナダの開発者およびLignol Energy Corp.の子会社しかし、石油産業は石油ベースのマレイン酸の無水物からフランを作る方法を見つけた。 「原油価格が高騰した今、furfuralを再び生産することに強い関心があるのは、本当に安くなる可能性があるように見えるからです」とPye氏は言います。
バイオリファイナリーの収益源
リグノールが採用しているセルロース系エタノール生産技術では、フルフラールは”幸せな偶然”、プロセスの潜在的に有利な結果を表しています。 “私たちは意図的にフルフラールを作らない”とパイは説明する。 “私たちのバイオリファイナリーの全体の目的は、リグニンを除去するために圧力と比較的高い温度の下で木材を調理することです。”このプロセスは、セルロースから得られたグルコースから続いて製造されるエタノールの値を超えることができる非常に純粋なリグニンを生成する。 さらに、木材のヘミセルロース画分が調理し続けると、ポリマーはキシロース糖に分解し、同じプロセス条件下ではフルフラールに変わることが判明した。 「私たちのプロセスで使用する条件の結果として、フルフラールが得られます」とPye氏は言います。
この初期の脱リグニン化プロセスは、1970年代初頭にペンシルベニア大学とゼネラル-エレクトリックによって最初に開発され、その後アルセルパルプ化プロセスと呼ばれ、90年代に製品化され、パルプ-製紙業界に適用されました。リグノールは2001年にこの技術を取得し、最近では糖化-発酵プロセスを開発することによって改良されました。 この夏の初め、同社はブリティッシュコロンビア州バーナビーにあるブリティッシュコロンビア工科大学のキャンパスに100,000リットル(26,000ガロン)のエタノールパイロットプラントを建設し始めたと発表した。 同社はまた、コロラド州に拠点を置く商業規模の実証プラントを建設する計画を持っており、これは30百万ドルの米国DOE助成金によって部分的に資金を供給される予定です。


“この技術は、高品質のバイオリファイナリーに最も近いものであると考えています”とPye氏は言います。 “私たちは木材を取り、その様々な画分に分割し、それらの画分のそれぞれのために私たちができる最高の値を取得します。”
エタノールとリグニンは、プロセスの主要な製品になりますが、furfuralは収入の第三の源を提供します。 しかし、そのお金の流れの重要性は、原料の供給源に依存する。 Lodgepoleのマツのような針葉樹はわらおよびトウモロコシのstoverのような広葉樹か年次穀物よりより少ないキシロースを港する。 しかし、1日に数百トンのバイオマスを処理する実証規模の工場では、針葉樹原料から抽出できるフルフラールの割合は依然として重要である、とPye氏は
Raven Biofuels International、ニュージャージー州ベースのバイオ燃料会社のために、同社の技術は、原料中の砂糖の
濃度に調整可能であるため、原料の起源は大きな要因ではあり Raven Biofuelsは、パルプ業界で使用されている市販の技術を使用して、建設廃棄物や木材チップを含む多種多様なセルロース原料からエタノールとフルフラールを
二段階のプロセスは、米国で広範囲にテストされています テネシー-バレー-オーソリティ-パイロット-ファシリティ-アット-マッスルショールズ(Ala) 過去8年間で、32種類の原料が試験され、エンジニアリングとスケールアップのデータが生成されました。
最初のステップでは、バイオマス原料は、様々な砂糖の流れを除去することができるポイントに木材を分解するために嫌気性消化器で蒸気と弱硫酸で処理されます。 熱および酸のこれらの同じ条件の下で、ペントースの砂糖は脱水され、続いて蒸留プロセスによって更に精製されるfurfuralに変えられます。 一方、ヘキソース糖は、エタノールに第二工程で発酵されます。 「私たちのシステムがより寛容である理由は、原料中の糖度が低い場合に、酸の濃度、酸の流れ、または蒸気を調整して砂糖をより多く得ることができる

また、プロセスは、植物のためのプロセス熱を提供するために販売またはボイラーに入れるこ 「私たちの場合、フルフラールを作るためにプロセスの第1段階でC-5糖を除去しており、第2段階では、C-6糖は通常の発酵プロセスによってエタ “Ravenの特許技術は、エタノールと組み合わせたフルフラールの生産と、フルフラールからの高レベルの誘導体化学物質の生産を中心にしています。”
Raven Biofuelsが開発している最初のプロジェクトは、ワシントン州にあります。 この工場は、州に拠点を置く会社によって収集された一日あたりの建設廃棄物の7MMgyと4MMgyからフルフラールの500を生産します。 サムスは、工場は2010年の春までに運転されると予想されていると述べています。 “私たちは、米国で最初の実際の商業工場を、確かに西洋で最初の商業工場を持つことになると信じています”と彼は言います。 さらに、同社はブリティッシュコロンビア州に同様の工場を建設する予定であり、松のカブトムシが出没する森林地帯からの木材を使用する。
エタノールと一緒に、同社は生のフルフラールを販売したり、そのフルフラールを誘導体化学物質に変換するための追加設備を設置することができます。 「このプロセスの主な推進力はエタノールを生産することですが、私たちの工場を非常に収益性の高いものにするのは、furfuralがガロン当たり$4.50からgall5
バイオベース経済におけるフルフラールの将来について抜本的な予測を行うには時期尚早かもしれないが、生産者が多様化しており、特殊化学品の生産とそれらの産業の拡大がセルロース系エタノール生産の成長をピギーバックすることは明らかである。
Jessica EbertはBiomass Magazineのフリーライターである。 で彼女に到達[email protected]…..

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