The playground

More information here

Furfural: materie primă viitoare pentru combustibili și substanțe chimice

publicitate în ultimii doi ani, mai multe grupuri de cercetare au descris abordări pentru transformarea zaharurilor cu șase carbon, cum ar fi glucoza și fructoza într-o substanță chimică numită hidroximetilfurfural sau HMF. Această moleculă reprezintă un bloc de construcție regenerabil pentru sinteza materialelor plastice și a substanțelor chimice industriale și de uz casnic. În plus, […]
publicitate

în ultimii doi ani, mai multe grupuri de cercetare au descris abordări pentru transformarea zaharurilor cu șase carbon, cum ar fi glucoza și fructoza într-o substanță chimică numită hidroximetilfurfural sau HMF. Această moleculă reprezintă un bloc de construcție regenerabil pentru sinteza materialelor plastice și a substanțelor chimice industriale și de uz casnic. În plus, în octombrie anul trecut, Avantium, o companie de tehnologie din Amsterdam, Olanda, a anunțat rezultatele testelor motorului noului său biocombustibil pe bază de furan derivat din HMF. Compania și-a dublat combustibilul, Furanics, și a raportat că diferite amestecuri de Furanics cu motorină obișnuită au dat rezultate pozitive, inclusiv performanțe netede ale motorului timp de câteva ore și reduceri semnificative ale emisiilor de funingine din evacuarea vehiculului.
acum, un produs chimic sora HMF, furfural, începe să câștige atenția producătorilor de etanol celulozic și a cercetătorilor academici. Furfural este un lichid parfumat de migdale, uleios, incolor, care devine galben până la maro închis atunci când este expus la aer. Este utilizat ca solvent pentru rafinarea uleiurilor lubrifiante, ca fungicid și ucigaș de buruieni și în producția de tetrahidrofuran, un important solvent industrial. În plus, furfural împreună cu molecula sa soră HMF, pot servi drept element de construcție pentru alți combustibili potențiali de transport, inclusiv dimetilfuran și levulinat de etil.Furfuralul este produs prin eliminarea apei din sau prin deshidratarea zaharurilor cu cinci atomi de carbon, cum ar fi xiloza și arabinoza. Aceste zaharuri pentozice sunt obținute în mod obișnuit din fracțiunea de hemiceluloză a deșeurilor de biomasă, cum ar fi porumbele, bobul de porumb și cojile de arahide și ovăz. De fapt, în anii 1920, mai multe tone de furfural au fost produse în fiecare lună din stocurile de deșeuri de cereale de la Quaker Oats Co. în Cedar Rapids, Iowa. Dar prețurile ieftine ale petrolului din ultima parte a secolului 20 au adus producția internă de furfural la un adevărat popas. astăzi, aproximativ 90% din capacitatea de producție furfural este instalată în trei țări, China, care găzduiește cel mai mult la aproximativ 74%, Africa de Sud și Republica Dominicană, potrivit SRI Consulting, un serviciu internațional de cercetare a afacerilor pentru industria chimică. Cu toate acestea, în acest climat de prețuri ridicate fără precedent ale petrolului, interesul pentru producerea furfuralului în Statele Unite este în creștere.”una dintre cele mai mari aplicații ale furfuralului a fost transformarea acestuia în tetrahidrofuran”, explică Kendall Pye, director științific la Lignol Innovations Ltd., un dezvoltator Canadian de tehnologii de biorefinare și o filială a Lignol Energy Corp.dar industria petrolieră a găsit o modalitate de a face furani din anhidridă maleică pe bază de petrol. „Acum că prețurile petrolului au crescut foarte mult, există un interes puternic în producerea din nou a furfuralului, deoarece se pare că ar putea fi mai ieftin”, spune Pye.

un flux de venituri din Biorafinării
în tehnologia de producție a etanolului celulozic folosită de Lignol, furfural reprezintă o „coincidență fericită”, o consecință potențial profitabilă a procesului. „Nu facem în mod deliberat furfural”, explică Pye. „Întregul obiectiv al biorafineriei noastre este de a găti lemnul sub presiune și temperaturi relativ ridicate pentru a elimina lignina.”Procesul produce o lignină foarte pură care poate depăși valoarea etanolului care este produs ulterior din glucoza obținută din celuloză. În plus, se dovedește că, pe măsură ce fracțiunea de hemiceluloză a lemnului continuă să gătească, polimerul se degradează în zaharurile de xiloză, care, în aceleași condiții de proces, se transformă în furfural. „Obținem furfural ca o consecință a condițiilor pe care le folosim în procesul nostru”, spune Pye.
acest proces de delignificare în avans a fost dezvoltat pentru prima dată de Universitatea din Pennsylvania și General Electric la începutul anilor 1970. denumit ulterior procesul de pulping Alcell, a fost comercializat și aplicat industriei celulozei și hârtiei în anii ’90. Lignol a achiziționat tehnologia în 2001 și a modificat-o prin dezvoltarea recentă a proceselor de zaharificare și fermentare. La începutul acestei veri, compania a anunțat că a început să construiască o fabrică pilot de etanol de 100.000 de litri (26.000 de galoane) în campusul British Columbia Institute of Technology Din Burnaby, British Columbia. Compania are, de asemenea, planuri de a construi o fabrică demonstrativă la scară comercială care va avea sediul în Colorado, care va fi parțial finanțată printr-o subvenție DOE de 30 de milioane de dolari.


„considerăm această tehnologie ca fiind cea mai apropiată de o biorefinerie de înaltă calitate”, spune Pye. „Luăm lemnul și îl împărțim în diferitele sale fracții și obținem cea mai mare valoare posibilă pentru fiecare dintre aceste fracții.”
deși etanolul și lignina vor fi produsele primare ale procesului, furfural va oferi oa treia sursă de venit. Cu toate acestea, semnificația acestui flux de bani va depinde de sursa materiei prime. Rasinoase ca lodgepole Pine port mai puțin xiloză decât lemn de esență tare sau culturi anuale, cum ar fi paie și porumb stover. Dar într-o instalație de dimensiuni demonstrative care procesează sute de tone de biomasă pe zi, proporția de furfural care poate fi extrasă dintr-o materie primă din lemn de esență moale ar fi în continuare semnificativă, spune Pye.pentru Raven Biocombustibili International, o companie de biocombustibili din New Jersey, originea materiei prime nu este un factor important, deoarece tehnologia companiei este reglabilă la concentrația de zahăr din materia primă. Biocombustibilii Raven utilizează tehnologia disponibilă în comerț care este utilizată în industria pulpării pentru a produce etanol și furfural dintr-o mare varietate de materii prime celulozice, inclusiv deșeuri de construcții și așchii de lemn, explică John Sams, Chief operating officer al biocombustibililor Raven.

procesul în două etape a fost testat extensiv în SUA. Laboratorul federal, Tennessee Valley Authority facilitatea pilot la Muscle Shoals, Ala. În ultimii opt ani, au fost testate 32 de materii prime diferite și au fost generate date de inginerie și scalare.
în prima etapă, materia primă pentru biomasă este tratată cu abur și acid sulfuric slab într-un digestor anaerob pentru a descompune lemnul până la punctul în care pot fi îndepărtate diferite fluxuri de zahăr. În aceleași condiții de căldură și acid, zaharurile pentoză sunt deshidratate și ulterior transformate în furfural, care este rafinat în continuare printr-un proces de distilare. Între timp, zaharurile hexoză sunt fermentate într-o a doua etapă la etanol. „Motivul pentru care sistemul nostru este mai iertător este că putem ajusta concentrația acidului, fluxul acidului sau aburul pentru a scoate mai mult zahăr dacă există un conținut mai mic de zahăr în materia primă”, spune Sams.


În plus, procesul permite extragerea oricăror fibre rămase care pot fi vândute sau puse într-un cazan pentru a furniza căldură de proces pentru instalație. „În cazul nostru, eliminăm zaharurile C-5 în prima etapă a procesului pentru a face furfural, iar în a doua etapă, zaharurile C-6 sunt transformate în etanol printr-un proces normal de fermentare”, explică el. „Tehnologia brevetată Raven este centrată în jurul producției de furfural în combinație cu etanol și pentru producerea de substanțe chimice derivate la nivel înalt din furfural.”
primul proiect pe care biocombustibilii Raven îl dezvoltă va fi localizat în statul Washington. Fabrica va produce 7 MMgy de etanol celulozic și 4 MMgy de furfural din 500 de tone de deșeuri de construcții pe zi colectate de o companie cu sediul în stat. Sams spune că fabrica este de așteptat să fie în funcțiune până în primăvara anului 2010. „Credem că vom avea prima fabrică comercială reală care operează în Statele Unite și cu siguranță prima din Vest”, spune el. În plus, compania intenționează să construiască o fabrică similară în British Columbia, care va folosi lemn din păduri infestate cu gândaci de pin. împreună cu etanol, compania poate vinde furfural brut sau instala echipamente suplimentare pentru a converti că furfural în produse chimice derivate. „Forța principală a procesului este de a produce etanol, dar furfural este o parte cheie a acestui fapt, deoarece ceea ce face ca planta noastră să fie foarte profitabilă este că furfural se vinde cu 4,50 până la 5 dolari pe galon”, explică Sams. deși ar putea fi prea devreme pentru a face predicții despre viitorul furfuralului într-o economie bazată pe bio, este clar că producătorii se diversifică și că producția de substanțe chimice de specialitate și extinderea acestor industrii vor stimula creșterea producției de etanol celulozic. Jessica Ebert este un scriitor independent pentru revista Biomass. Ajunge la ea la [email protected]

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată.