The playground

More information here

Furfural: toekomstige grondstof voor brandstoffen en chemicaliën

advertentie de afgelopen jaren hebben verschillende onderzoeksgroepen benaderingen beschreven voor het omzetten van zes-koolstofsuikers zoals glucose en fructose in een chemische stof genaamd hydroxymethylfurfural of HMF. Dit molecuul is een hernieuwbare bouwsteen voor de synthese van kunststoffen en industriële en huishoudelijke chemicaliën. Daarnaast maakte Avantium, een in Amsterdam gevestigd technologiebedrijf uit Nederland, afgelopen oktober de […]
advertentie

de afgelopen jaren hebben verschillende onderzoeksgroepen benaderingen beschreven voor het omzetten van zes-koolstofsuikers zoals glucose en fructose in een chemische stof genaamd hydroxymethylfurfural of HMF. Dit molecuul is een hernieuwbare bouwsteen voor de synthese van kunststoffen en industriële en huishoudelijke chemicaliën. Daarnaast maakte Avantium, een in Amsterdam gevestigd technologiebedrijf uit Nederland, afgelopen oktober de resultaten bekend van motortests van zijn nieuwe furan-gebaseerde biobrandstof afgeleid van HMF. Het bedrijf noemde zijn brandstof Furanics en meldde dat verschillende mengsels van Furanics met gewone diesel positieve resultaten opleverden, waaronder soepele motorprestaties gedurende enkele uren en een aanzienlijke vermindering van de roetuitstoot van uitlaatgassen van voertuigen.furfural, een zusterstof van HMF, begint nu de aandacht te krijgen van producenten van cellulosehoudende ethanol en academische onderzoekers. Furfural is een amandelgeurende, olieachtige, kleurloze vloeistof die geel tot donkerbruin wordt bij blootstelling aan lucht. Het wordt gebruikt als oplosmiddel voor het raffineren van smeeroliën, als fungicide en onkruidverdelger en bij de productie van tetrahydrofuraan, een belangrijk industrieel oplosmiddel. Daarnaast kan furfural samen met zijn zustermolecuul HMF dienen als bouwsteen voor andere potentiële transportbrandstoffen, waaronder dimethylfuran en ethyllevulinaat.Furfural wordt geproduceerd door het verwijderen of dehydrateren van vijf-koolstofsuikers zoals xylose en arabinose. Deze pentosesuikers worden gewoonlijk verkregen uit de hemicellulosefractie van biomassaafval zoals maïskolven, maïskolven en de kaf van pinda ‘ s en haver. In feite werd in de jaren 1920 elke maand enkele tonnen furfural geproduceerd uit de graanafval voorraden bij de Quaker Oats Co. in Cedar Rapids, Iowa. Maar de goedkope olieprijzen in het laatste deel van de 20e eeuw brachten de binnenlandse productie van furfural tot stilstand. vandaag de dag is ongeveer 90 procent van de productiecapaciteit van furfural geïnstalleerd in drie landen, China, dat de meeste huizen op ongeveer 74 procent, Zuid-Afrika en de Dominicaanse Republiek, volgens SRI Consulting, een internationale business research service voor de chemische industrie. In dit klimaat van ongekend hoge olieprijzen neemt de belangstelling voor de productie van furfural in de Verenigde Staten echter toe.”een van de grootste toepassingen van furfural was het omzetten in tetrahydrofuran”, legt Kendall Pye, chief scientific officer bij Lignol Innovations Ltd uit. een Canadese ontwikkelaar van bioraffinagetechnologieën en een dochteronderneming van Lignol Energy Corp.maar de olie-industrie vond een manier om furanen te maken van op aardolie gebaseerde maleïnezuuranhydride. “Nu de olieprijzen torenhoog zijn gegaan, is er een sterke interesse in het produceren van furfural weer, omdat het echt lijkt alsof het goedkoper zou kunnen zijn,” Pye zegt.furfural is een inkomstenbron voor bioraffinaderijen in de door Lignol gebruikte technologie voor de productie van cellulosehoudende ethanol en is een “gelukkig toeval”, een potentieel lucratief gevolg van het proces. “We maken niet opzettelijk furfural”, legt Pye uit. “Het hele doel van onze bioraffinaderij is om hout onder druk en relatief hoge temperaturen te koken om lignine te verwijderen.”Het proces produceert een zeer zuivere lignine die de waarde van de ethanol kan overschrijden die vervolgens wordt geproduceerd uit glucose uit de cellulose. Bovendien blijkt dat als de hemicellulosefractie van het hout blijft koken, het polymeer afbreekt tot de xylose suikers, die onder dezelfde procesomstandigheden verandert in furfural. “We krijgen furfural als gevolg van de omstandigheden die we gebruiken in ons proces”, zegt Pye. dit vooraf gaande delignificatieproces werd voor het eerst ontwikkeld door de Universiteit van Pennsylvania en General Electric in het begin van de jaren 1970. Later het alcell-pulpproces genoemd, werd het in de jaren ’90 gecommercialiseerd en toegepast op de pulp-en papierindustrie. Lignol verwierf de technologie in 2001 en wijzigde het door recent processen voor saccharificatie en fermentatie te ontwikkelen. Eerder deze zomer, het bedrijf aangekondigd dat het is begonnen met de bouw van een 100,000-liter (26,000 gallon) ethanol pilot plant op de campus van de British Columbia Institute of Technology in Burnaby, British Columbia. Het bedrijf heeft ook plannen voor het bouwen van een commerciële schaal demonstratie-installatie die zal worden gevestigd in Colorado, die gedeeltelijk zal worden gefinancierd door een $30 miljoen US DOE grant.


” Wij beschouwen deze technologie als het dichtst bij een hoogwaardige bioraffinaderij, ” zegt Pye. “We nemen hout en splitsen het op in de verschillende fracties en krijgen de hoogste waarde die we kunnen voor elk van die fracties.hoewel ethanol en lignine de primaire producten van het proces zullen zijn, zal furfural een derde bron van inkomsten zijn. De Betekenis van die geldstroom zal echter afhangen van de bron van de grondstof. Zachthout zoals lodgepole pine Haven minder xylose dan hardhout of eenjarige gewassen zoals stro en maïs stover. Maar in een demonstratie-grote fabriek die honderden tonnen biomassa per dag verwerkt, zou het aandeel furfural dat kan worden gewonnen uit een naaldhout grondstof nog steeds significant zijn, Pye zegt.Voor Raven Biofuels International, een biobrandstofbedrijf in New Jersey, is de oorsprong van de grondstof geen grote factor omdat de technologie van het bedrijf kan worden afgestemd op de suikerconcentratie in de grondstof. Raven Biofuels maakt gebruik van commercieel verkrijgbare technologie die in de verpulveringsindustrie wordt gebruikt om ethanol en furfural te produceren uit een breed scala aan cellulosehoudende grondstoffen, waaronder bouwafval en houtsnippers, legt John Sams, chief operating officer van Raven Biofuels, uit. het proces in twee fasen is uitgebreid getest in de VS. federal laboratory, Tennessee Valley Authority pilot facility in Muscle Shoals, Ala. In de afgelopen acht jaar zijn 32 verschillende grondstoffen getest en zijn engineering-en scale-upgegevens gegenereerd.
in de eerste stap wordt de biomassa-grondstof behandeld met stoom en zwak zwavelzuur in een anaerobe vergister om het hout af te breken tot het punt waarop verschillende suikerstromen kunnen worden verwijderd. Onder dezelfde warmte-en zuuromstandigheden worden de pentosesuikers gedehydreerd en vervolgens omgezet in furfural, dat verder wordt geraffineerd door middel van een destillatieproces. Ondertussen worden de hexose suikers in een tweede stap gefermenteerd naar ethanol. “De reden dat ons systeem meer vergevingsgezind is, is dat we de concentratie van het zuur, de stroom van het zuur of de stoom kunnen aanpassen om meer suiker eruit te halen als er een lager suikergehalte in de grondstof zit”, zegt Sams.

bovendien maakt het proces extractie mogelijk van alle resterende vezels die kunnen worden verkocht of in een ketel worden geplaatst om proceswarmte voor de installatie te leveren. “In ons geval verwijderen we C-5-suikers in de eerste fase van het proces om furfural te maken en in de tweede fase worden de C-6-suikers via een normaal fermentatieproces omgezet in ethanol”, legt hij uit. “De door Raven gepatenteerde technologie is gericht op de productie van furfural in combinatie met ethanol en voor de productie van hoogwaardige afgeleide chemicaliën uit furfural. het eerste project dat Raven Biofuels ontwikkelt zal gevestigd zijn in de staat Washington. De fabriek zal 7 MMgy celluloseethanol en 4 MMgy furfural produceren uit 500 ton bouwafval per dag dat door een in de Staat gevestigde onderneming wordt ingezameld. Sams zegt dat de fabriek naar verwachting in het voorjaar van 2010 in werking zal zijn. “We geloven dat we gaan naar de hebben de eerste echte commerciële fabriek die actief is in de Verenigde Staten en zeker de eerste in het Westen,” zegt hij. Daarnaast is het bedrijf van plan om een soortgelijke fabriek te bouwen in Brits-Columbia, die hout zal gebruiken uit door dennenkevers aangetaste bossen. samen met ethanol kan het bedrijf de ruwe furfural verkopen of extra apparatuur installeren om die furfural om te zetten in afgeleide chemicaliën. “De primaire stuwkracht van het proces is om ethanol te produceren, maar furfural is een belangrijk onderdeel daarvan, want wat onze fabriek zeer winstgevend maakt, is dat de furfural verkoopt voor $4,50 tot $5 per gallon,” legt Sams uit. hoewel het misschien nog te vroeg is om algemene voorspellingen te doen over de toekomst van furfural in een biobased economy, is het duidelijk dat de producenten aan het diversifiëren zijn en dat de productie van speciale chemicaliën en de uitbreiding van deze industrieën de groei van de productie van celluloseethanol zullen dwarsbomen. Jessica Ebert is een freelance schrijver voor Biomass Magazine. Bereik haar op [email protected]

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd.