The playground

More information here

Furfural: przyszły surowiec do paliw i chemikaliów

Reklama w ciągu ostatnich kilku lat kilka grup badawczych opisało podejścia do przekształcania sześciowęglowych cukrów, takich jak glukoza i fruktoza, w substancję chemiczną zwaną hydroksymetylofurfuralem lub HMF. Cząsteczka ta stanowi odnawialny budulec do syntezy tworzyw sztucznych oraz chemii przemysłowej i domowej. Ponadto w październiku ubiegłego roku holenderska firma technologiczna Avantium z siedzibą w Amsterdamie ogłosiła […]
Reklama

w ciągu ostatnich kilku lat kilka grup badawczych opisało podejścia do przekształcania sześciowęglowych cukrów, takich jak glukoza i fruktoza, w substancję chemiczną zwaną hydroksymetylofurfuralem lub HMF. Cząsteczka ta stanowi odnawialny budulec do syntezy tworzyw sztucznych oraz chemii przemysłowej i domowej. Ponadto w październiku ubiegłego roku holenderska firma technologiczna Avantium z siedzibą w Amsterdamie ogłosiła wyniki testów silnika swojego nowego biopaliwa opartego na furanie pochodzącego z HMF. Firma nazwała swoje paliwo Furaniką i poinformowała, że różne mieszanki Furaniki ze zwykłym olejem napędowym przyniosły pozytywne wyniki, w tym płynną pracę silnika przez kilka godzin i znaczne zmniejszenie emisji sadzy z spalin samochodowych.
Teraz siostrzany związek chemiczny HMF, furfural, zaczyna przyciągać uwagę producentów etanolu celulozowego i naukowców akademickich. Furfural to pachnąca migdałami, oleista, bezbarwna ciecz, która po wystawieniu na działanie powietrza zmienia kolor na żółty do ciemnobrązowego. Jest stosowany jako rozpuszczalnik do rafinacji olejów smarowych, jako środek grzybobójczy i chwastobójczy oraz w produkcji tetrahydrofuranu, ważnego rozpuszczalnika przemysłowego. Ponadto furfural wraz z siostrzaną cząsteczką HMF może służyć jako budulec dla innych potencjalnych paliw transportowych, w tym dimetylofuranu i lewulinianu etylu.
Furfural jest wytwarzany przez usuwanie wody z lub odwadnianie cukrów pięciowęglowych, takich jak ksyloza i arabinoza. Te cukry pentozowe są powszechnie otrzymywane z frakcji hemicelulozy odpadów biomasy, takich jak kukurydza, kolby kukurydzy i łuski orzeszków ziemnych i owsa. W rzeczywistości w 1920 roku kilka ton furfural był produkowany każdego miesiąca z zapasów odpadów zbożowych w Quaker Oats Co. w Cedar Rapids, Iowa. Ale tanie ceny ropy w drugiej połowie XX wieku doprowadziły do faktycznego zatrzymania krajowej produkcji furfuralu.
obecnie około 90 procent mocy produkcyjnych furfural jest instalowanych w trzech krajach, w Chinach, w których najwięcej mieści się około 74 procent, w Republice Południowej Afryki i Republice Dominikany, zgodnie z SRI Consulting, międzynarodową usługą badawczą dla przemysłu chemicznego. Jednak w tym klimacie bezprecedensowo wysokich cen ropy naftowej rośnie zainteresowanie produkcją furfuralu w Stanach Zjednoczonych.
„jednym z największych zastosowań furfuralu było przekształcenie go w tetrahydrofuran”, wyjaśnia Kendall Pye, dyrektor naukowy w Lignol Innovations Ltd., kanadyjski deweloper biorefining technologies i spółka zależna Lignol Energy Corp. ale przemysł naftowy znalazł sposób na wytwarzanie furanów z bezwodnika maleinowego na bazie ropy naftowej. „Teraz, gdy ceny ropy wzrosły wysoko, istnieje duże zainteresowanie produkcją furfural ponownie, ponieważ naprawdę wygląda na to, że może być tańszy”, mówi Pye.

strumień przychodów z biorafinerii
w technologii produkcji etanolu celulozowego stosowanej przez Lignol furfural stanowi „szczęśliwy zbieg okoliczności”, potencjalnie lukratywną konsekwencję tego procesu. „Celowo nie robimy furfural”, wyjaśnia Pye. „Głównym celem naszej biorafinerii jest gotowanie drewna pod ciśnieniem i stosunkowo wysokimi temperaturami w celu usunięcia ligniny.”W procesie tym powstaje wysoce czysta lignina, która może przekroczyć wartość etanolu, który jest następnie wytwarzany z glukozy otrzymanej z celulozy. Ponadto okazuje się, że gdy frakcja hemicelulozy drewna nadal się gotuje, polimer rozkłada się do cukrów ksylozowych, które w tych samych warunkach procesu przekształcają się w furfural. „Otrzymujemy furfural w wyniku warunków, które stosujemy w naszym procesie”, mówi Pye.
ten z przodu, proces delignifikacji został opracowany przez University of Pennsylvania i General Electric na początku 1970 roku. później nazwany proces roztwarzania Alcell, został skomercjalizowany i stosowany w przemyśle celulozowo-papierniczym w latach 90. Lignol nabył tę technologię w 2001 roku i zmodyfikował ją, opracowując ostatnio procesy scukrzania i fermentacji. Wcześniej tego lata firma ogłosiła, że rozpoczęła budowę pilotażowej instalacji etanolu o pojemności 100 000 litrów (26 000 galonów) na kampusie British Columbia Institute of Technology w Burnaby w Kolumbii Brytyjskiej. Firma planuje również budowę instalacji demonstracyjnej na skalę komercyjną, która będzie miała siedzibę w Kolorado, która zostanie częściowo sfinansowana z 30 milionów dolarów dotacji USA DOE.


„uważamy tę technologię za najbliższą wysokiej jakości biorafinerii”, mówi Pye. „Bierzemy drewno i dzielimy je na różne frakcje, aby uzyskać najwyższą możliwą wartość dla każdej z tych frakcji.”
chociaż etanol i lignina będą głównymi produktami tego procesu, furfural zapewni trzecie źródło dochodów. Znaczenie tego strumienia pieniędzy będzie jednak zależeć od źródła surowca. Iglaste jak lodgepole Pine harbor mniej ksylozy niż liściastych lub rocznych upraw, takich jak słoma i kukurydzy stover. Ale w instalacji o wielkości demonstracyjnej, która przetwarza setki ton biomasy dziennie, Udział furfural, który może być ekstrahowany z surowca iglastego, nadal byłby znaczący, mówi Pye.
dla Raven Biofuels International, firmy z siedzibą w New Jersey, pochodzenie surowca nie jest dużym czynnikiem, ponieważ technologia firmy jest dostosowana do
stężenia cukru w surowcu. Raven Biofuels wykorzystuje komercyjnie dostępną technologię stosowaną w przemyśle roztwarzania do produkcji etanolu i furfuralu z szerokiej gamy surowców celulozowych, w tym odpadów budowlanych i zrębków, wyjaśnia John Sams, dyrektor operacyjny Raven Biofuels.

dwuetapowy proces był szeroko testowany w USA. federal laboratory, Tennessee Valley Authority pilot facility at Muscle Shoals, Ala. W ciągu ostatnich ośmiu lat przetestowano 32 różne surowce oraz wygenerowano dane inżynieryjne i skalowalne.
w pierwszym etapie surowiec biomasy jest traktowany parą wodną i słabym kwasem siarkowym w beztlenowym komorze fermentacyjnym, aby rozbić drewno do punktu, w którym można usunąć różne strumienie cukru. W tych samych warunkach ciepła i kwasu cukry pentozowe są odwodnione, a następnie przekształcane w furfural, który jest dalej rafinowany w procesie destylacji. Tymczasem cukry heksozowe są fermentowane w drugim etapie do etanolu. „Nasz system jest bardziej wyrozumiały, ponieważ możemy dostosować stężenie kwasu, przepływ kwasu lub pary, aby uzyskać więcej cukru, jeśli w surowcu jest niższa zawartość cukru”, mówi Sams.


ponadto proces pozwala na ekstrakcję wszelkich pozostałych włókien, które można sprzedać lub umieścić w kotle w celu zapewnienia ciepła technologicznego dla instalacji. „W naszym przypadku usuwamy cukry C-5 w pierwszym etapie procesu, aby uzyskać furfural, a w drugim etapie cukry C-6 są wytwarzane w etanolu w normalnym procesie fermentacji”, wyjaśnia. „Opatentowana technologia Raven koncentruje się wokół produkcji furfural w połączeniu z etanolem oraz produkcji wysokopoziomowych pochodnych substancji chemicznych z furfural.”
pierwszy projekt, nad którym pracuje Raven Biofuels, będzie zlokalizowany w stanie Waszyngton . Zakład będzie produkował 7 MMgy etanolu celulozowego i 4 MMgy furfuralu z 500 ton odpadów budowlanych dziennie zbieranych przez przedsiębiorstwo z siedzibą w stanie. Sams twierdzi, że zakład ma być uruchomiony do wiosny 2010 roku. „Wierzymy, że będziemy mieli pierwszą prawdziwą komercyjną fabrykę działającą w Stanach Zjednoczonych, a na pewno pierwszą na Zachodzie” – mówi. Ponadto firma planuje budowę podobnego zakładu w Kolumbii Brytyjskiej, który będzie wykorzystywał drewno z lasów porośniętych sosnowym chrząszczem.
wraz z etanolem firma może sprzedawać surowy furfural lub instalować dodatkowe wyposażenie w celu przekształcenia tego furfuralu w pochodne chemikalia. „Głównym celem tego procesu jest produkcja etanolu, ale furfural jest kluczową częścią tego procesu, ponieważ to, co sprawia, że nasz zakład jest bardzo opłacalny, to fakt, że furfural sprzedaje się za $ 4.50 do $ 5 za galon”, wyjaśnia Sams.
chociaż może być zbyt wcześnie, aby przewidywać przyszłość furfural w gospodarce opartej na biotechnologii, oczywiste jest, że producenci dywersyfikują się i że produkcja specjalistycznych chemikaliów i ekspansja tych branż spowodują wzrost produkcji celulozowego etanolu.
Jessica Ebert jest niezależną pisarką dla magazynu Biomass. Dotrzyj do niej na [email protected]

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.