От отходов древесины до ценной продукции - одна стадия... там, где есть наука, а не пиар
Каталитический пиролиз преобразовывает биомассу непосредственно в компоненты бензина.
Молодая компания, которая родилась в недрах Массачусетском университете "Amherst", планирует коммерциализировать каталитический процесс для того, чтобы преобразовывать биомассу, содержащую целлюлозу, в пять веществ, содержащихся в бензине. Эти вещества также используются для производства полимеров и растворители.Anellotech ищет финансирование и планирует строить экспериментальный завод в следующем году. Реакторы Anellotech спроектированы для осуществления процесса, названного "каталитический пиролиз,", который преобразовывает три молекулы, найденные в растениях (две формы целлюлозы и лигнин), в топливо.
Биомасса поднимается наверх и питает высокотемпературный реактор,смешиваясь с катализатором. Высокая температура разлагает целлюлозу, лигнин, и другие молекулы биомассы в процессе пиролиза; катализатор помогает управлять химическими реакциями, превращая целлюлозу, и лигнин в следующие соединения: бензол, толуол, и ксилолы.
Мировой рынок для этой группы веществ - 80 миллиардов $ в год и растет со скоростью 4 процентов в год, говорит главный администратор Anellotech Дэвид Садолски. "Мы планируем, чтобы конкурировать с нефтью, оцененной в 60 $ баррель, не принимая никаких налоговых скидок или субсидий," говорит он. Основатель компании, Джордж Хабер, считает, что его каталитический процесс пиролиз может создать 50 галлонов веществ на метрическую тонну леса или другой биомассы, с выходом в 40 процентов. Другие продукты реакции включают кокс, используемый для работы реактора.
"Преимущество пиролиза состоит в том, что он использует целую биомассу," говорит Джон Регалбато, советник Программы катализа и биокатализа в Национальном Фонде Науки. В среднем, на долю лигнина приходится 40 процентов энергии, содержащейся во всей биомассе. Но лигнин не может быть преобразован в сахар путем брожения, как и целлюлоза, хотя этот процесс используется некоторыми биотопливными компаниями, чтобы преобразовать сахарный тростник в топливо.
Пиролиз также отличается от газификации, это другой процесс для использования биомассы. Газификация приводит к получению смеси углерода и водорода,так называемого синтез-газа, который может использоваться для производства топлива. Пиролиз, в отличие от этого, превращает биомассу в жидкие топлива за одну стадию. И в то время как газификация может только быть сделан экономно в очень крупном масштабе, говорит Регалбато, каталитический пиролиз может быть производится на небольших заводах, расположенных около источников биомассы.
Пиролиз - эффективный способ использовать биомассу, но он трудно управляем и трудно получить высокий выход продукции. Основа процесса Anellotech, говорит Хабер, является сделанный на заказ катализатор и реактор, который позволяет иметь хороший контроль над условиями реакции. Группа Хабера в UMass, где он, профессор химической технологии, была первой, которая разработала каталитический процесс для того, чтобы преобразовать биомассу непосредственно в бензин, и процесс Anellotech, основан на этой работе.
Пока, Хабер разработал два поколения реактора в лаборатории. В тестах, переработка начинается с опилок от местного завода. Биомасса поднимается наверх питая в реактор кипящего слоя. Внутри, распыленный твердый катализатор циркулирует вместе с газом, нагретого приблизительно до 600 ºC. Когда древесина попадает в камеру, она быстро расщепляется до небольших молекул углеводорода, которые попадают в поры частиц катализатора. В катализаторе, молекулы преобразовываются в ароматических веществ. Процесс реакции занимает менее двух минут.
Компания не раскрывает детали о катализаторе, но Хабер говорит, что одно из его самых важных свойств - размер его пор. "Если поры являются слишком большими, они будут забиты коксом, и если они являются слишком маленькими, реакция не произойдет," говорит Хабер. Катализатор компании - пористая кремниевая и алюминиевая структура, основанная на ZSM-5, цеолитном катализаторе, разработанный Mobil Oil в 1975 и широко используемый для очистки нефти в промышленности. Садолски говорит, что он может быть произведен дешево производителями катализаторов. Реакторы Anellotech очень напоминают установки для очистки нефти. Но реакторы компании разработаны, чтобы обеспечить высокую теплопередачу и гидрогазодинамику, что является гарантией того, что реагенты поступят в катализатор прежде, чем они превратятся в кокс.
Штефан Кцерник, ведущий ученый в лаборатории возобновимой энергии Национального центра биоэнергии в Голден, предостерегает, что процесс пока только освоен на лабораторном уровне и что до промышленных реакторов , пока очень далеко. "Не легко воспроизвести в крупном масштабе химическую реакцию и теплопередачу, которые получаются в лаборатории," говорит он.
После демонстрации процесса на экспериментальном заводе в следующем году,Anellotech надеется вместе с партнером ( химической компанией), построить коммерческое предприятие промышленного масштаба в 2014 году. Садолски говорит, что компания будет или продаст лицензию на каталитический пиролиз другим компаниям или построит заводы, расположенные около источников биомассы.
|
