✖


Jump to content

Целлюлозный этанол

(Перенаправлено из лигноцеллюлозного этанола )

Целлюлозный этанол — это этанол (этиловый спирт), производимый из целлюлозы растения (волокнистого волокна растения), а не из семян или фруктов . Его можно производить из трав , древесины , водорослей или других растений. Обычно обсуждается его использование в качестве биотоплива . Углекислый газ , который растения поглощают в процессе роста, компенсирует часть углекислого газа, выделяемого при сжигании этанола, полученного из них , поэтому целлюлозное этанольное топливо может иметь меньший углеродный след, чем ископаемое топливо .

Интерес к целлюлозному этанолу обусловлен его потенциалом замены этанола, получаемого из кукурузы или сахарного тростника . Поскольку эти заводы также используются для производства продуктов питания, их перенаправление на производство этанола может привести к росту цен на продукты питания; С другой стороны, источники на основе целлюлозы, как правило, не конкурируют с пищей, поскольку волокнистые части растений по большей части несъедобны для человека. Еще одним потенциальным преимуществом является большое разнообразие и изобилие источников целлюлозы; травы, деревья и водоросли встречаются практически во всех средах на Земле. Даже компоненты твердых бытовых отходов , такие как бумага, предположительно могут быть переработаны в этанол. Основным текущим недостатком целлюлозного этанола является его высокая стоимость производства, которая более сложна и требует большего количества этапов, чем этанол на основе кукурузы или сахарного тростника.

Целлюлозный этанол привлек значительное внимание в 2000-х и начале 2010-х годов. Правительство Соединенных Штатов , в частности, профинансировало исследования по его коммерциализации и установило целевые показатели по доле целлюлозного этанола, добавляемого в автомобильное топливо. Большое количество новых компаний, специализирующихся на производстве целлюлозного этанола, в дополнение ко многим существующим компаниям инвестировали в опытно-промышленные производства . Однако гораздо более дешевое производство этанола на основе зерна, а также низкая цена на нефть в 2010-х годах означали, что целлюлозный этанол не мог конкурировать с этими традиционными видами топлива. В результате к середине 2010-х годов большинство новых нефтеперерабатывающих заводов были закрыты, а многие вновь созданные компании стали неплатежеспособными. Некоторые из них все еще существуют, но в основном используются в демонстрационных или исследовательских целях; по состоянию на 2021 год ни одна компания не производит целлюлозный этанол в больших масштабах.

Обзор

[ редактировать ]

Целлюлозный этанол – это вид биотоплива, получаемый из лигноцеллюлозы , конструкционного материала, составляющего большую часть массы растений и состоящего в основном из целлюлозы , гемицеллюлозы и лигнина . Популярные источники лигноцеллюлозы включают как сельскохозяйственные отходы (например, кукурузную солому или древесную щепу ), так и травы, такие как просо и мискантуса . виды [ 1 ] Преимущество этого сырья для производства этанола состоит в том, что оно обильно и разнообразно и не может конкурировать с производством продуктов питания, в отличие от более часто используемых кукурузы и тростникового сахара. [ 2 ] Однако они также требуют дополнительной обработки, чтобы сделать мономеры сахара доступными для микроорганизмов, которые обычно используются для производства этанола путем ферментации, что приводит к росту цен на этанол, полученный из целлюлозы. [ 3 ]

Целлюлозный этанол может сократить выбросы парниковых газов на 85% по сравнению с реформированным бензином. [ 4 ] Напротив, этанол из крахмала (например, из кукурузы), который чаще всего использует природный газ для получения энергии для процесса, может вообще не снизить выбросы парниковых газов в зависимости от того, как производится сырье на основе крахмала. [ 5 ] По данным Национальной академии наук в 2011 году, не существует коммерчески жизнеспособного биоперерабатывающего завода для переработки лигноцеллюлозной биомассы в топливо. [ 6 ] Отсутствие производства целлюлозного этанола в количествах, требуемых постановлением, легло в основу решения Апелляционного суда США по округу Колумбия, объявленного 25 января 2013 года, отменяющего требование, наложенное на производителей топлива для легковых и грузовых автомобилей в США Агентство по охране окружающей среды требует добавления целлюлозного биотоплива в свою продукцию. [ 7 ] Эти проблемы, наряду со многими другими сложными производственными проблемами, побудили исследователей политики из Университета Джорджа Вашингтона заявить, что «в краткосрочной перспективе [целлюлозный] этанол не может обеспечить энергетическую безопасность и экологические цели альтернативы бензину». [ 8 ]

История

[ редактировать ]

Французский химик Анри Браконно в 1819 году первым обнаружил, что целлюлозу можно гидролизовать до сахаров при обработке серной кислотой . [ 9 ] Гидролизованный сахар затем можно было переработать с получением этанола посредством ферментации. Первое коммерческое производство этанола началось в Германии в 1898 году, где для гидролиза целлюлозы использовалась кислота. В США компания Standard Alcohol Company открыла первый завод по производству целлюлозного этанола в Южной Каролине в 1910 году. Позже второй завод был открыт в Луизиане. Однако после Первой мировой войны оба завода были закрыты по экономическим причинам. [ 10 ]

Первая попытка коммерциализации процесса получения этанола из древесины была предпринята в Германии в 1898 году. Она включала использование разбавленной кислоты для гидролиза целлюлозы до глюкозы и позволяла производить 7,6 литров этанола на 100 кг древесных отходов (18 США). галлонов (68 л) ​​на тонну). Вскоре немцы разработали промышленный процесс, оптимизированный для выхода около 50 галлонов США (190 л) на тонну биомассы. Этот процесс вскоре нашел свой путь в США, кульминацией которого стали два коммерческих завода, работавших на юго-востоке во время Первой мировой войны. На этих заводах использовался так называемый «американский процесс» — одностадийный гидролиз разбавленной серной кислоты. Хотя выходы были вдвое меньше, чем при первоначальном немецком процессе (25 галлонов США (95 л) этанола на тонну против 50), производительность американского процесса была намного выше. Падение производства пиломатериалов вынудило заводы закрыться вскоре после окончания Первой мировой войны. Тем временем в Лаборатории лесных товаров USFS продолжались небольшие, но стабильные исследования по гидролизу . разбавленной кислотой . [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] Во время Второй мировой войны США снова обратились к целлюлозному этанолу, на этот раз для переработки в бутадиен для производства синтетического каучука. Компания Vulcan Copper and Supply Company заключила контракт на строительство и эксплуатацию завода по переработке опилок в этанол. Завод был основан на модификациях оригинального немецкого процесса Шоллера, разработанного Лабораторией лесных товаров. Этот завод достиг выхода этанола в 50 галлонов США (190 л) на сухую тонну, но все еще был нерентабельным и был закрыт после войны. [ 14 ]

С быстрым развитием ферментных технологий в последние два десятилетия процесс кислотного гидролиза постепенно был заменен ферментативным гидролизом. Предварительная химическая обработка сырья необходима для гидролиза (разделения) гемицеллюлозы, чтобы ее можно было более эффективно превратить в сахара. Предварительная обработка разбавленной кислотой разработана на основе ранних работ по кислотному гидролизу древесины, проведенных в USFS Лаборатории лесных товаров . Недавно Лаборатория лесных продуктов совместно с Университетом Висконсин-Мэдисон разработала предварительную сульфитную обработку, позволяющую преодолеть неподатливость лигноцеллюлозы для надежного ферментативного гидролиза древесной целлюлозы. [ 15 ]

В своем Послании о положении страны в 2007 году 23 января 2007 года президент США Джордж Буш объявил о предлагаемом мандате на 35 миллиардов галлонов США (130 × 10 ^ 9 L) этанола к 2017 году. Позже в том же году Министерство энергетики США выделило гранты на сумму 385 миллионов долларов США, направленные на запуск производства этанола из нетрадиционных источников, таких как древесная щепа, просо и кожура цитрусовых. [ 16 ]

Методы производства

[ редактировать ]
Биореактор для исследования целлюлозного этанола .

Этапы производства этанола с использованием биологического подхода: [ 17 ]

  1. Фаза «предварительной обработки», позволяющая сделать лигноцеллюлозный материал, такой как древесина или солома, поддающимся гидролизу.
  2. целлюлозы Гидролиз ( целлюлозолиз ) для расщепления молекул на сахара.
  3. Микробная ферментация сахарного раствора.
  4. Дистилляция и дегидратация для получения чистого спирта.

В 2010 году был разработан генетически модифицированный штамм дрожжей, производящий собственные ферменты, расщепляющие целлюлозу. [ 18 ] Если предположить, что эту технологию можно масштабировать до промышленного уровня, она устранит один или несколько этапов целлюлолиза, сократив как необходимое время, так и затраты на производство. [ нужна ссылка ]

Хотя лигноцеллюлоза является наиболее распространенным ресурсом растительного материала, ее применимость ограничена ее жесткой структурой. В результате необходима эффективная предварительная обработка для освобождения целлюлозы от лигнина и ее кристаллической структуры, чтобы сделать ее доступной для последующей стадии гидролиза. [ 19 ] Безусловно, большая часть предварительной обработки осуществляется физическими или химическими средствами. Для достижения более высокой эффективности необходимы как физическая, так и химическая предварительная обработка. Физическая предварительная обработка включает уменьшение размера частиц биомассы с помощью методов механической обработки, таких как измельчение или экструзия . Предварительная химическая обработка частично деполимеризует лигноцеллюлозу, поэтому ферменты могут получить доступ к целлюлозе для микробных реакций. [ 20 ]

Методы химической предварительной обработки включают кислотный гидролиз , паровой взрыв , расширение волокон аммиака, органосольвентную, сульфитную предварительную обработку , [ 15 ] фракционирование SO2-этанол-вода, [ 21 ] щелочное мокрое окисление и предварительная обработка озоном. [ 22 ] Помимо эффективного высвобождения целлюлозы, идеальная предварительная обработка должна минимизировать образование продуктов разложения, поскольку они могут ингибировать последующие стадии гидролиза и ферментации. [ 23 ] Присутствие ингибиторов еще больше усложняет и увеличивает стоимость производства этанола из-за необходимых этапов детоксикации. Например, хотя кислотный гидролиз, вероятно, является самым старым и наиболее изученным методом предварительной обработки, он дает несколько мощных ингибиторов, включая фурфурал и гидроксиметилфурфурал . [ 24 ] Расширение аммиачных волокон (AFEX) является примером многообещающей предварительной обработки, не образующей ингибиторов. [ 25 ]

Большинство процессов предварительной обработки неэффективны при применении к сырью с высоким содержанием лигнина, например, к лесной биомассе. Они требуют альтернативных или специализированных подходов. Органосольв , SPORL («предварительная сульфитная обработка для преодоления неподатливости лигноцеллюлозы») и процессы SO2-этанол-вода (AVAP®) — это три процесса, которые могут обеспечить более 90% конверсии целлюлозы в лесную биомассу, особенно из хвойных пород. SPORL является наиболее энергоэффективным (производство сахара на единицу потребления энергии при предварительной обработке) и надежным процессом предварительной обработки лесной биомассы с очень низким производством ингибиторов ферментации. Органосольвентная варка целлюлозы особенно эффективна для лиственных пород и обеспечивает легкое извлечение гидрофобного лигнина путем разбавления и осаждения. [ 26 ] </ref> Процесс AVAP® эффективно фракционирует все типы лигноцеллюлозы на чистую легкоусвояемую целлюлозу, неразложившиеся сахара гемицеллюлозы, реактивный лигнин и лигносульфонаты и характеризуется эффективной регенерацией химических веществ. [ 27 ] [ 28 ]

Целлюлолитические процессы

[ редактировать ]

Гидролиз целлюлозы ( целлюлозолиз ) приводит к образованию простых сахаров , которые можно ферментировать в спирт. Существует два основных процесса целлюлолиза: химические процессы с использованием кислот или ферментативные реакции с использованием целлюлаз . [ 17 ]

Химический гидролиз

[ редактировать ]

В традиционных методах, разработанных в XIX и начале XX веков, гидролиз осуществляется путем воздействия на целлюлозу кислотой. [ 29 ] Разбавленную кислоту можно использовать при сильном нагревании и высоком давлении, а более концентрированную кислоту можно использовать при более низких температурах и атмосферном давлении. Декристаллизованная целлюлозная смесь кислоты и сахаров реагирует в присутствии воды с завершением отдельных молекул сахара (гидролиз). Продукт гидролиза затем нейтрализуют и дрожжевое брожение используют для производства этанола. Как уже упоминалось, существенным препятствием для процесса разбавленной кислоты является то, что гидролиз настолько суров, что образуются токсичные продукты разложения, которые могут помешать ферментации. Компания BlueFire Renewables использует концентрированную кислоту, поскольку она не производит такого количества ингибиторов ферментации, но ее необходимо отделять от потока сахара для повторного использования (например, хроматографическое разделение с имитацией движущегося слоя), чтобы быть коммерчески привлекательным. [ нужна ссылка ]

Ученые Службы сельскохозяйственных исследований обнаружили, что они могут получить доступ и ферментировать почти весь оставшийся сахар в пшеничной соломе. Сахара расположены в клеточных стенках растений, которые, как известно, трудно расщепить. Чтобы получить доступ к этим сахарам, ученые предварительно обработали пшеничную солому щелочной перекисью, а затем использовали специальные ферменты для разрушения клеточных стенок. Этот метод позволил получить 93 галлона США (350 л) этанола на тонну пшеничной соломы. [ 30 ]

Ферментативный гидролиз

[ редактировать ]

Цепи целлюлозы могут быть разбиты на глюкозы молекулы целлюлазы с помощью ферментов . Эта реакция происходит при температуре тела в желудках жвачных животных, таких как крупный рогатый скот и овцы, где ферменты производятся микробами. В этом процессе на разных стадиях преобразования используются несколько ферментов. Используя аналогичную ферментативную систему, лигноцеллюлозные материалы можно ферментативно гидролизовать в относительно мягких условиях (50 ° C и pH 5), что обеспечивает эффективное расщепление целлюлозы без образования побочных продуктов, которые в противном случае ингибировали бы активность фермента. Все основные методы предварительной обработки, включая разбавленную кислоту, требуют стадии ферментативного гидролиза для достижения высокого выхода сахара при ферментации этанола. [ 25 ]

Грибковые ферменты можно использовать для гидролиза целлюлозы. Сырье (часто древесину или солому) все равно необходимо предварительно обработать, чтобы оно поддалось гидролизу. [ 31 ] В 2005 году корпорация Iogen объявила, что разрабатывает процесс с использованием гриба Trichoderma reesei для выделения «специально разработанных ферментов» для процесса ферментативного гидролиза . [ 32 ]

Другая канадская компания, SunOpta, использует предварительную обработку паровым взрывом , поставляя свою технологию на предприятие Verenium (ранее Celunol Corporation) в Дженнингсе, штат Луизиана , на предприятие Abengoa в Саламанке, Испания , и на предприятие China Resources Alcohol Corporation в Чжаодонге . На производстве CRAC используется кукурузная солома . в качестве сырья [ 33 ]

Микробная ферментация

[ редактировать ]
Основная статья: Ферментация этанола

Традиционно пекарские дрожжи ( Saccharomyces cerevisiae ) уже давно используются в пивоваренной промышленности для производства этанола из гексоз (шестиуглеродных сахаров). Из-за сложной природы углеводов , присутствующих в лигноцеллюлозной биомассе , в гидролизате также присутствует значительное количество ксилозы и арабинозы (пятиуглеродных сахаров, полученных из гемицеллюлозной части лигноцеллюлозы). Например, в гидролизате кукурузной соломы примерно 30% общего количества сбраживаемых сахаров составляет ксилоза. В результате способность ферментирующих микроорганизмов использовать весь спектр сахаров, доступных из гидролизата, имеет жизненно важное значение для повышения экономической конкурентоспособности целлюлозного этанола и потенциально биологических белков. [ нужна ссылка ]

В последние годы метаболическая инженерия микроорганизмов, используемых в производстве топливного этанола, продемонстрировала значительный прогресс. [ 34 ] Помимо Saccharomyces cerevisiae , такие микроорганизмы, как Zymomonas mobilis и Escherichia coli, были использованы с помощью метаболической инженерии для производства целлюлозного этанола. Привлекательность альтернативного ферментационного организма заключается в его способности ферментировать пять углеродных сахаров, повышая выход исходного сырья. Эта способность часто встречается у бактерий. [ 35 ] основанные организмы. [ нужна ссылка ]

Недавно были описаны модифицированные дрожжи, эффективно ферментирующие ксилозу. [ 36 ] [ 37 ] и арабиноза, [ 38 ] и даже оба вместе. [ 39 ] Дрожжевые клетки особенно привлекательны для процессов получения целлюлозного этанола, поскольку они используются в биотехнологии в течение сотен лет, устойчивы к высоким концентрациям этанола и ингибиторов и могут расти при низких значениях pH, чтобы уменьшить бактериальное загрязнение. [ нужна ссылка ]

Комбинированный гидролиз и ферментация

[ редактировать ]

Было обнаружено, что некоторые виды бактерий способны напрямую превращать целлюлозный субстрат в этанол. Одним из примеров является Clostridium thermocellum , которая использует сложную целлюлосому для расщепления целлюлозы и синтеза этанола. Однако C. thermocellum помимо этанола производит и другие продукты в процессе метаболизма целлюлозы, в том числе ацетат и лактат , что снижает эффективность процесса. Некоторые исследовательские усилия направлены на оптимизацию производства этанола с помощью генно-инженерных бактерий, которые фокусируются на пути производства этанола. [ 40 ]

Процесс газификации (термохимический подход)

[ редактировать ]
Газификатор с псевдоожиженным слоем в Гюссинг- Бургенланде, Австрия

Процесс газификации не основан на химическом разложении целлюлозной цепи (целлюлозолизе). Вместо того, чтобы расщеплять целлюлозу на молекулы сахара, углерод в сырье преобразуется в синтез-газ , что эквивалентно частичному сгоранию. особого типа Окись углерода, диоксид углерода и водород затем можно подавать в ферментер . Вместо ферментации сахара с дрожжами в этом процессе используются Clostridium ljungdahlii . бактерии [ 41 ] Этот микроорганизм поглощает окись углерода, углекислый газ и водород и производит этанол и воду. Таким образом, процесс можно разбить на три этапа:

  1. Газификация — сложные молекулы на основе углерода расщепляются, чтобы получить доступ к углероду в виде монооксида углерода, диоксида углерода и водорода.
  2. Ферментация. Преобразование оксида углерода, диоксида углерода и водорода в этанол с помощью Clostridium ljungdahlii. организма
  3. Дистилляция — этанол отделяют от воды.

Недавнее исследование обнаружило еще одну бактерию Clostridium , которая, по-видимому, в два раза эффективнее производит этанол из угарного газа, чем упомянутая выше. [ 42 ]

Альтернативно, синтез-газ газификации можно подавать в каталитический реактор, где он используется для производства этанола и других высших спиртов посредством термохимического процесса. [ 43 ] Этот процесс также может производить другие виды жидкого топлива. Альтернативная концепция успешно продемонстрирована монреальской компанией Enerkem на ее предприятии в Вестбери, Квебек. [ 44 ]

Гемицеллюлоза в этанол

[ редактировать ]

Интенсивно проводятся исследования по разработке экономичных методов преобразования целлюлозы и гемицеллюлозы в этанол. Ферментация глюкозы, основного продукта гидролизата целлюлозы, в этанол является уже признанным и эффективным методом. Однако конверсия ксилозы, пентозного сахара гидролизата гемицеллюлозы, является ограничивающим фактором, особенно в присутствии глюкозы. Более того, это нельзя не учитывать, поскольку гемицеллюлоза повысит эффективность и рентабельность производства целлюлозного этанола. [ 45 ]

Сакамото (2012) и др. показать потенциал генно-инженерных микробов для экспрессии ферментов гемицеллюлазы. Исследователи создали рекомбинантный штамм Saccharomyces cerevisiae, который был способен:

  1. гидролизовать гемицеллюлазу посредством совместного отображения эндоксиланазы на поверхности клетки,
  2. ассимилировать ксилозу путем экспрессии ксилозоредуктазы и ксилитдегидрогеназы.

Штамм был способен превращать гидролизат рисовой соломы в этанол, содержащий гемицеллюлозные компоненты. Более того, он смог производить в 2,5 раза больше этанола, чем контрольный штамм, что свидетельствует о высокоэффективном процессе инженерии клеточной поверхности для производства этанола. [ 45 ]

Преимущества

[ редактировать ]

Общие преимущества этанольного топлива

[ редактировать ]

Этанол сгорает чище и эффективнее, чем бензин. [ 46 ] [ 47 ] Поскольку растения потребляют углекислый газ в процессе роста, биоэтанол в целом имеет меньший углеродный след, чем ископаемое топливо. [ 48 ] Замена нефти этанолом также может снизить зависимость страны от импорта нефти . [ 49 ]

Преимущества целлюлозного этанола перед кукурузным или сахарным этанолом

[ редактировать ]
См. также: Экологическое и социальное воздействие этанольного топлива в США , Косвенное влияние биотоплива на изменение землепользования и Стандарт низкоуглеродного топлива.
Агентство по охране окружающей среды США
Проект в течение жизненного цикла выбросов парниковых газов результатов сокращения
для разных временных горизонтов и подходов к ставке дисконтирования [ 50 ]
(включая косвенные эффекты изменения землепользования )
Топливный путь 100 лет +
скидка 2%
ставка 		30 лет +
скидка 0%
ставка
Кукурузный этанол ( сухая мельница на природном газе ) (1) -16% +5%
Кукурузный этанол (в лучшем случае NG DM) (2) -39% -18%
Кукурузный этанол ( угольная сухая мельница) +13% +34%
Кукурузный этанол ( завод по производству сухой биомассы ) -39% -18%
Кукурузный этанол (сухая мельница на биомассе с
комбинированное тепло и электроэнергия) 		-47% -26%
Бразильский этанол из сахарного тростника -44% -26%
Целлюлозный этанол из проса проса -128% -124%
Целлюлозный этанол из кукурузной соломы -115% -116%
Примечания: (1) На заводах сухого помола (DM) измельчают все ядро ​​и обычно производят
только один основной побочный продукт: дистиллятное зерно с растворимыми веществами (ДГС).
(2) В лучшем случае заводы производят побочный продукт - зерно после мокрой перегонки.

Коммерческое производство целлюлозного этанола, который, в отличие от кукурузы и сахарного тростника, не будет конкурировать с производством продуктов питания, будет очень привлекательным, поскольку облегчит нагрузку на эти продовольственные культуры.

Хотя затраты на ее переработку выше, цена целлюлозной биомассы намного дешевле, чем у зерна или фруктов. Более того, поскольку целлюлоза является основным компонентом растений, можно собирать все растение, а не только плоды или семена. Это приводит к гораздо большей урожайности; например, просо дает в два раза больше этанола на акр, чем кукуруза. [ 51 ] Материалы биомассы для производства целлюлозы требуют меньше затрат, таких как удобрения, гербициды, а их обширные корни улучшают качество почвы , уменьшают эрозию и увеличивают улавливание питательных веществ. [ 52 ] [ 53 ] Общий углеродный след и потенциал глобального потепления целлюлозного этанола значительно ниже (см. диаграмму). [ 54 ] [ 55 ] [ 56 ] а чистая выработка энергии в несколько раз выше, чем у этанола на основе кукурузы.

Потенциального сырья также много. Около 44% бытовых отходов, образующихся во всем мире, составляют продукты питания и зелень. [ 57 ] По оценкам, только в США ежегодно выбрасывается 323 миллиона тонн целлюлозосодержащего сырья, которое можно использовать для производства этанола. Сюда входят 36,8 млн сухих тонн городских древесных отходов, 90,5 млн сухих тонн первичных мукомольных отходов, 45 миллионов сухих тонн лесных отходов и 150,7 миллионов сухих тонн кукурузной соломы и пшеничной соломы. [ 58 ] Более того, даже земли, мало пригодные для сельского хозяйства, можно было бы засеять культурами, производящими целлюлозу, такими как просо, что привело бы к получению достаточного количества продукции, чтобы заменить весь нынешний импорт нефти в Соединенные Штаты. [ 59 ]

Бумага, картон и упаковка составляют около 17% мировых бытовых отходов; [ 57 ] хотя часть этого перерабатывается. Поскольку эти продукты содержат целлюлозу, они могут превращаться в целлюлозный этанол. [ 58 ] что позволило бы избежать образования метана , мощного парникового газа, во время разложения. [ 60 ]

Недостатки

[ редактировать ]

Общие недостатки

[ редактировать ]

Основным общим недостатком этанольного топлива является его меньшая топливная экономичность по сравнению с бензином при использовании этанола в двигателе, рассчитанном на бензин с более низкой степенью сжатия. [ 49 ]

Недостатки целлюлозного этанола по сравнению с кукурузным или сахарным этанолом

[ редактировать ]

Основным недостатком целлюлозного этанола является его высокая стоимость и сложность производства, что является основным препятствием на пути его коммерциализации. [ 61 ] [ 62 ]

Экономика

[ редактировать ]

Хотя мировой рынок биоэтанола огромен (около 110 миллиардов литров в 2019 году), подавляющее большинство его производится из кукурузы или сахарного тростника , а не из целлюлозы. [ 63 ] В 2007 году стоимость производства этанола из целлюлозных источников оценивалась примерно в 2007 год. 2,65 доллара США за галлон (0,58 евро за литр), что примерно в 2–3 раза дороже, чем этанол, производимый из кукурузы. [ 64 ] Однако рынок целлюлозного этанола остается относительно небольшим и зависит от государственных субсидий. [ 62 ] Первоначально правительство США установило целевые показатели по производству целлюлозного этанола, постепенно увеличивая их с 1 миллиарда литров в 2011 году до 60 миллиардов литров в 2022 году. [ 65 ] Однако от этих годовых целей почти всегда отказывались после того, как становилось ясно, что шансов на их достижение нет. [ 61 ] Большинство заводов по производству целлюлозного этанола были закрыты или заброшены в начале 2010-х годов. [ 62 ] [ 66 ] Заводы, построенные или профинансированные DuPont , General Motors и BP , среди многих других, были закрыты или проданы. [ 67 ] По состоянию на 2018 год в США остался только один крупный завод. [ 62 ]

Для того чтобы ее можно было выращивать в крупномасштабном производстве, целлюлозная биомасса должна конкурировать с существующими видами использования сельскохозяйственных земель, главным образом для производства сельскохозяйственной продукции. Из 2,26 млрд акров (9,1 млн км²) Соединенных Штатов 2 ) незатопленной земли, [ 68 ] 33% составляют лесные угодья, 26% пастбища и луга и 20% пахотные земли. Исследование, проведенное министерствами энергетики и сельского хозяйства США в 2005 году, показало, что 1,3 миллиарда сухих тонн биомассы теоретически доступны для использования этанола при сохранении приемлемого воздействия на лесное хозяйство и сельское хозяйство. [ 69 ]

Сравнение с этанолом на основе кукурузы

[ редактировать ]

В настоящее время целлюлозу сложнее и дороже перерабатывать в этанол, чем кукурузу или сахарный тростник. По оценкам Министерства энергетики США в 2007 году, производство целлюлозного этанола обходится примерно в 2,20 доллара за галлон, что в 2–3 раза дороже, чем этанол из кукурузы. Ферменты, разрушающие ткани клеточной стенки растений, стоят 0,40 доллара США за галлон этанола по сравнению с 0,03 доллара США за кукурузу. [ 64 ] Однако производство целлюлозной биомассы дешевле, чем кукурузы, поскольку она требует меньше затрат, таких как энергия, удобрения, гербициды, и сопровождается меньшей эрозией почвы и улучшением плодородия почвы. Кроме того, неферментируемые и непреобразованные твердые вещества, оставшиеся после производства этанола, можно сжигать для получения топлива, необходимого для работы конверсионного завода и производства электроэнергии. Энергия, используемая для работы заводов по производству этанола из кукурузы, добывается из угля и природного газа. По оценкам Института местного самообеспечения , стоимость целлюлозного этанола первого поколения коммерческих заводов будет в диапазоне 1,90–2,25 доллара за галлон, без учета льгот. Это сопоставимо с текущей стоимостью 1,20–1,50 доллара за галлон этанола из кукурузы и текущей розничной ценой более 4,00 доллара за галлон обычного бензина (который субсидируется и облагается налогом). [ 70 ]

Барьер стоимости фермента

[ редактировать ]

Целлюлазы и гемицеллюлазы, используемые в производстве целлюлозного этанола, дороже по сравнению с их аналогами первого поколения. Ферменты, необходимые для производства этанола из зерна кукурузы, стоят 2,64-5,28 долларов США за кубометр произведенного этанола. Ферменты для производства целлюлозного этанола будут стоить 79,25 долларов США, то есть в 20-40 раз дороже. [ 71 ] Разница в стоимости объясняется требуемым количеством. Семейство ферментов целлюлазы имеет эффективность на один-два порядка меньшую. Следовательно, для его производства требуется в 40–100 раз больше фермента. На каждую тонну биомассы требуется 15-25 килограммов фермента. [ 72 ] Более поздние оценки [ 73 ] ниже, что предполагает содержание 1 кг фермента на сухую тонну сырья биомассы. Также существуют относительно высокие капитальные затраты, связанные с длительным временем инкубации сосудов, в которых осуществляется ферментативный гидролиз. В целом ферменты составляют значительную часть производства целлюлозного этанола (20-40%). Недавняя статья [ 73 ] оценивает диапазон в 13-36% денежных затрат, причем ключевым фактором является то, как производится фермент целлюлаза. Для целлюлазы, производимой на собственном производстве, производство фермента составляет 36% себестоимости. Для фермента, производимого на отдельном заводе, эта доля составляет 29%; для комплексного производства ферментов эта доля составляет 13%. Одним из ключевых преимуществ интегрированного производства является то, что питательной средой для ферментов является биомасса, а не глюкоза. Биомасса стоит дешевле, а полученный целлюлозный этанол становится на 100% биотопливом второго поколения, т.е. он не использует «пищу в качестве топлива». [ нужна ссылка ]

Сырье

[ редактировать ]

В целом существует два типа сырья: лесная (древесная) биомасса и сельскохозяйственная биомасса . В США ежегодно можно устойчиво производить около 1,4 миллиарда сухих тонн биомассы. Около 370 миллионов тонн или 30% составляет лесная биомасса. [ 74 ] Лесная биомасса имеет более высокое содержание целлюлозы и лигнина и более низкое содержание гемицеллюлозы и золы, чем сельскохозяйственная биомасса. Из-за трудностей и низкого выхода этанола при ферментации гидролизата предварительной обработки, особенно гидролизата с очень высоким содержанием 5-углеродных гемицеллюлозных сахаров, таких как ксилоза, лесная биомасса имеет значительные преимущества перед сельскохозяйственной биомассой. Лесная биомасса также имеет высокую плотность, что значительно снижает затраты на транспортировку. Его можно собирать круглый год, что исключает длительное хранение. Близкая к нулевой зольность лесной биомассы существенно снижает мертвую нагрузку при транспортировке и переработке. Для удовлетворения потребностей в биоразнообразии лесная биомасса станет важным сырьем для биомассы в будущей биоэкономике. Однако лесная биомасса гораздо более непокорна, чем сельскохозяйственная биомасса. Недавно Лаборатория лесных товаров Министерства сельского хозяйства США совместно с Университетом Висконсин-Мэдисон разработала эффективные технологии. [ 15 ] [ 75 ] Это может преодолеть сильную неподатливость лесной (древесной) биомассы, включая породы хвойных пород с низким содержанием ксилана. Интенсивная культура с коротким оборотом или выращивание деревьев могут предложить практически неограниченные возможности для производства лесной биомассы. [ 76 ]

Щепа от порубов и верхушек деревьев, а также опилки лесопилок и макулатура являются сырьем лесной биомассы для производства целлюлозного этанола. [ 77 ]

Просо просо ( Panicum virgatum ) — местная высокотравная трава прерий . Это многолетнее растение, известное своей выносливостью и быстрым ростом, в теплые месяцы вырастает до высоты 2–6 футов. Просо можно выращивать в большинстве частей Соединенных Штатов, включая болота, равнины, ручьи, а также вдоль берегов и автомагистралей между штатами . Он самосевный (без трактора для посева, только для скашивания), устойчив ко многим болезням и вредителям и может давать высокие урожаи при небольшом внесении удобрений и других химикатов. Он также устойчив к плохим почвам, наводнениям и засухе; улучшает качество почвы и предотвращает эрозию благодаря типу корневой системы. [ 78 ]

Просо проса является одобренной покровной культурой для земель, охраняемых в соответствии с федеральной программой заповедников (CRP). CRP — это государственная программа, в рамках которой производителям выплачивается плата за отказ от выращивания сельскохозяйственных культур на земле, на которой недавно выращивались сельскохозяйственные культуры. Эта программа уменьшает эрозию почвы, улучшает качество воды и увеличивает среду обитания диких животных. Земля CRP служит средой обитания для горной дичи, такой как фазаны и утки, а также ряда насекомых. Просо проса для производства биотоплива рассматривалось для использования на землях Программы сохранения заповедников (CRP), что могло бы повысить экологическую устойчивость и снизить стоимость программы CRP. Однако правила CRP необходимо будет изменить, чтобы разрешить такое экономное использование земель CRP. [ 78 ]

Мискантус × гигантский — еще одно жизнеспособное сырье для производства целлюлозного этанола. Этот вид травы родом из Азии и представляет собой стерильный гибрид Miscanthus sinensis и Miscanthus sacchariflorus . Он имеет высокую урожайность, его дешево выращивать, и он хорошо растет в различных климатических условиях. Однако, поскольку он стерилен, он также требует вегетативного размножения , что делает его более дорогим. [ 79 ]

Было высказано предположение, что Кудзу может стать ценным источником биомассы. [ 80 ]

Коммерциализация целлюлозного этанола

[ редактировать ]

Подпитываемый субсидиями и грантами, в начале 2000-х годов произошел бум исследований и пилотных установок по производству целлюлозного этанола . Такие компании, как Iogen , POET и Abengoa, построили нефтеперерабатывающие заводы, которые могут перерабатывать биомассу и превращать ее в этанол, а такие компании, как DuPont , Diversa , Novozymes и Dyadic , инвестировали в исследования ферментов. Однако большинство этих заводов были отменены или закрыты в начале 2010-х годов, поскольку технические препятствия оказалось слишком сложно преодолеть. По состоянию на 2018 год работал только один завод по производству целлюлозного этанола. [ 62 ]

В конце 2010-х годов различные компании время от времени предпринимали менее масштабные попытки коммерциализации целлюлозного этанола, хотя такие предприятия обычно остаются в экспериментальных масштабах и часто зависят от субсидий. Компании Granbio, Raízen и Centro de Tecnologia Canavieira имеют пилотные предприятия в Бразилии, которые вместе производят около 30 миллионов литров в 2019 году. [ 81 ] Компания Iogen , которая начала свою деятельность как производитель ферментов в 1991 году и переориентировалась, сосредоточившись в первую очередь на производстве целлюлозного этанола в 2013 году, владеет множеством патентов на производство целлюлозного этанола. [ 82 ] и предоставил технологию для завода Райзен. [ 83 ] Другими компаниями, разрабатывающими технологию целлюлозного этанола с 2021 года, являются Inbicon (Дания); компании, эксплуатирующие или планирующие пилотные производственные установки, включают New Energy Blue (США), [ 84 ] Секаб (Швеция) [ 85 ] и Clariant (в Румынии). [ 86 ] Abengoa, испанская компания с активами по производству целлюлозного этанола, стала неплатежеспособной в 2021 году. [ 87 ]

Австралийское агентство по возобновляемым источникам энергии вместе с властями штата и местными властями частично профинансировало пилотную установку в Новом Южном Уэльсе в 2017 и 2020 годах в рамках усилий по диверсификации региональной экономики от добычи угля. [ 88 ]

Поддержка правительства США

[ редактировать ]

С 2006 года федеральное правительство США начало продвигать разработку этанола из целлюлозного сырья. В мае 2008 года Конгресс принял новый закон о сельском хозяйстве, который предусматривал финансирование коммерциализации биотоплива второго поколения , включая целлюлозный этанол. Закон о продовольствии, охране окружающей среды и энергетике 2008 года предусматривал гранты, покрывающие до 30% стоимости разработки и строительства демонстрационных заводов по биопереработке для производства «современного биотоплива», которое фактически включало все виды топлива, не производимые из кукурузного крахмала. Это также позволило предоставить кредитные гарантии на сумму до 250 миллионов долларов для строительства биоперерабатывающих заводов коммерческого масштаба. [ 89 ]

В январе 2011 года Министерство сельского хозяйства США утвердило кредитные гарантии на сумму 405 миллионов долларов США в рамках законопроекта о сельском хозяйстве 2008 года для поддержки коммерциализации целлюлозного этанола на трех предприятиях, принадлежащих Coskata , Enerkem и INEOS New Planet BioEnergy . Общий объем проектов составляет 73 миллиона галлонов США (280 000 м3). 3 ) в год производственной мощности и начнет производить целлюлозный этанол в 2012 году. Министерство сельского хозяйства США также опубликовало список передовых производителей биотоплива, которые получат выплаты за расширение производства передового биотоплива. [ 90 ] В июле 2011 года Министерство энергетики США предоставило POET кредитные гарантии на сумму 105 миллионов долларов для строительства завода коммерческого масштаба в Эмметсбурге, штат Айова . [ 91 ]

См. также

[ редактировать ]

Ссылки

[ редактировать ]
  1. ^ Циолковска-младшая (2020). «Биотопливные технологии: обзор сырья, процессов и технологий». Биотопливо для более устойчивого будущего . Эльзевир. стр. 1–19. дои : 10.1016/b978-0-12-815581-3.00001-4 . ISBN  978-0-12-815581-3 . S2CID   202100623 .
  2. ^ «Плюсы и минусы биотоплива - Целлюлозный этанол» . Удача . Архивировано из оригинала 22 января 2016 г. Проверено 03 мая 2021 г.
  3. ^ Маркировка S (25 апреля 2017 г.). «Недостатки целлюлозного биотоплива» . Наука . Архивировано из оригинала 13 марта 2017 г. Проверено 03 мая 2021 г.
  4. ^ Ван М. (сентябрь 2005 г.). Обновленные результаты по выбросам топливного этанола в энергетику и парниковые газы (PDF) . 15-й международный симпозиум по спиртовым топливам. Сан-Диего, Калифорния. Архивировано из оригинала (PDF) 16 февраля 2013 г. Проверено 2 марта 2013 г.
  5. ^ «Чистые машины, крутое топливо» . 5 (2). Окружающая среда Калифорния. 2007. Архивировано из оригинала 03.11.2007 . Проверено 28 ноября 2007 г. {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь )
  6. ^ Национальный исследовательский совет национальных академий (2011 г.), Стандарт возобновляемого топлива: потенциальные экономические и экологические последствия политики США в области биотоплива , Вашингтон, округ Колумбия: The National Academies Press, стр. 3 «Резюме», doi : 10.17226/13105 , ISBN.  978-0-309-18751-0
  7. ^ Вальд М.Л. (25 января 2013 г.). «Суд отменяет мандат Агентства по охране окружающей среды на биотопливо» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 26 января 2013 г. принятие желаемого за действительное, а не реалистичные оценки
  8. ^ Сомма Д., Лобкович Х., Дисон Дж.П. (2010). «Выращивание топлива для Америки: анализ возможности использования кукурузы и целлюлозного этанола в Соединенных Штатах» (PDF) . Политика в области чистых технологий и окружающей среды . 12 (4): 373–380. дои : 10.1007/s10098-009-0234-3 . S2CID   111303200 .
  9. ^ Браконнот Х (1819 г.). «Превращение древесной массы при помощи серной кислоты в каучук, сахар и собственную кислоту, а при помощи поташа в ульмин» . Анналы физики . 63 (12): 348. Бибкод : 1819АнП....63..347Б . дои : 10.1002/andp.18190631202 .
  10. ^ Соломон Б.Д., Барнс-младший, Халворсен К.Э. (июнь 2007 г.). «Зерновой и целлюлозный этанол: история, экономика и энергетическая политика». Биомасса и биоэнергетика . 31 (6): 416–425. дои : 10.1016/j.biombioe.2007.01.023 .
  11. ^ Саеман Дж. Ф. (1945). «Кинетика осахаривания древесины: гидролиз целлюлозы и разложение сахаров в разбавленной кислоте при высокой температуре». Промышленная и инженерная химия . 37 (1): 43–52. дои : 10.1021/ie50421a009 .
  12. ^ Харрис Э.Э., Беглингер Э., Хайни Г.Дж., Шеррард ЕС (1945). «Гидролиз древесины: обработка серной кислотой в стационарном варочном котле». Промышленная и инженерная химия . 37 (1): 12–23. дои : 10.1021/ie50421a005 .
  13. ^ Коннер А.Х., Лоренц Л.Ф. (1986). «Кинетическое моделирование прегидролиза древесины лиственных пород. Часть III. Вода и разбавленная уксусная кислота. Прегидролиз южного красного дуба» (PDF) . Наука о дереве и волокнах . 18 (2): 248–263. Архивировано из оригинала (PDF) 4 мая 2021 г. Проверено 4 мая 2021 г.
  14. ^ Катцен Р., Шелл DJ (2006). «Биопереработка лигноцеллюлозного сырья: история и разработка установок для гидролиза биомассы». В Камм Б., Грубер PR, Камм М. (ред.). Биоперерабатывающие заводы - Промышленные процессы и продукты . Том. 1. Вайнхайм: Wiley-VCH. стр. 129–138. дои : 10.1002/9783527619849.ch6 . ISBN  978-3-527-61984-9 .
  15. ^ Jump up to: а б с Чжу JY, Пан XJ, Ван Г.С., Гляйснер Р. (апрель 2009 г.). «Предварительная сульфитная обработка (SPORL) для надежного ферментативного осахаривания ели и красной сосны». Биоресурсные технологии . 100 (8): 2411–8. doi : 10.1016/j.biortech.2008.10.057 . ПМИД   19119005 .
  16. ^ Ламмерс Д. (4 марта 2007 г.). «Газификация может стать ключом к производству этанола в США» . Новости CBS . Архивировано из оригинала 22 ноября 2007 г. Проверено 28 ноября 2007 г.
  17. ^ Jump up to: а б Амескуа-Альери М.А., Санчес Дуран Т., Абурто Дж. (2017). «Исследование химического и ферментативного гидролиза целлюлозного материала с целью получения сбраживаемых сахаров» . Химический журнал . 2017 : 1–9. дои : 10.1155/2017/5680105 . ISSN   2090-9063 .
  18. ^ Галазка Дж.М., Тиан С., Бисон В.Т., Мартинес Б., Гласс Н.Л., Кейт Дж.Х. (октябрь 2010 г.). «Транспорт целлодекстрина в дрожжах для улучшения производства биотоплива». Наука . 330 (6000): 84–6. Бибкод : 2010Sci...330...84G . дои : 10.1126/science.1192838 . ПМИД   20829451 . S2CID   20444539 .
  19. ^ Мосье Н., Вайман С., Дейл Б.Е., Эландер Р., Ли Ю.Й., Хольцаппл М., Ладиш М. (2005). «Особенности перспективных технологий предварительной обработки лигноцеллюлозной биомассы». Биоресурсные технологии . 96 (6): 673–686. doi : 10.1016/j.biortech.2004.06.025 . ПМИД   15588770 . S2CID   6661080 .
  20. ^ Тейлор М.Дж., Алабдрабаламир Х.А., Скулу В. (30 июня 2019 г.). «Выбор физических, физико-химических и химических методов предварительной обработки лигноцеллюлозных отходов для переработки в твердое топливо» . Устойчивость . 11 (13): 3604. doi : 10.3390/su11133604 . ISSN   2071-1050 .
  21. ^ Яковлев М., ван Хайнинген А (2012). «Эффективное фракционирование ели путем обработки SO2-этанол-вода (SEW): закрытые массовые балансы для углеводов и серы». ChemSusChem . 5 (8): 1625–1637. дои : 10.1002/cssc.201100600 . ПМИД   22740146 .
  22. ^ Клинке Х.Б., Томсен А.Б., Аринг Б.К. (2004). «Ингибирование производства этанола дрожжами и бактериями продуктами разложения, образующимися при предварительной обработке биомассы». Appl Microbiol Biotechnol . 66 (1): 10–26. дои : 10.1007/s00253-004-1642-2 . ПМИД   15300416 . S2CID   41941145 .
  23. ^ Олссон Л., Хан-Хегердал Б. (1996). «Ферментация лигноцеллюлозных гидролизатов для этанольного брожения». Ферментная микробная технология . 18 : 312–331. дои : 10.1016/0141-0229(95)00157-3 .
  24. ^ Палмквист Э., Хан-Хегердал Б (2000). «Ферментация лигноцеллюлозных гидролизатов. I. Ингибирование и деоксификация». Биоресурсные технологии . 74 : 17–24. дои : 10.1016/s0960-8524(99)00160-1 .
  25. ^ Jump up to: а б Линд Л.Р. (1996). «Обзор и оценка топливного этанола из целлюлозной биомассы: технология, экономика, окружающая среда и политика». Ежегодный обзор энергетики и окружающей среды . 21 : 403–465. дои : 10.1146/annurev.energy.21.1.403 .
  26. ^ Макфарлейн А.Л., Фарид М.М., Чен Дж.Дж. (2010). Органосольвная делигнификация ивы . Ламберт Академик Пресс. ISBN  978-3-8383-9155-7 .
  27. ^ Яковлев М (2011). Фракционирование лигноцеллюлозы SO2-этанол-вода (PDF) (кандидатская диссертация). Университет Аалто, Финляндия.
  28. ^ Патент США 8030039 , Рецина Т., Пилкканен В. «Способ производства сбраживаемых сахаров и целлюлозы из лигноцеллюлозного материала», опубликован 4 октября 2011 г., передан компании American Process, Inc.  
  29. ^ Буланже Э (1924). Сельскохозяйственный и промышленный ликеро-водочный завод [ Древесный спирт ] (на французском языке). Перевод Марка де Пиоленка Ф. Парижа: Ballière.
  30. ^ Перри А. (9 апреля 2010 г.). «Целлюлозный этанол: расширение возможностей, выявление препятствий» . Служба сельскохозяйственных исследований (ARS) . Министерство сельского хозяйства США.
  31. ^ Даштбан М., Шрафт Х., Цинь В. (сентябрь 2009 г.). «Грибная биоконверсия остатков лигноцеллюлозы: возможности и перспективы» . Международный журнал биологических наук . 5 (6): 578–95. дои : 10.7150/ijbs.5.578 . ПМЦ   2748470 . ПМИД   19774110 .
  32. ^ «Технология Iogen делает это возможным (обзор процесса)» . Компания Айген . 2005. Архивировано из оригинала 3 февраля 2006 г. Проверено 28 ноября 2007 г.
  33. ^ «Sunopta обновляет текущие проекты по производству целлюлозного этанола» . Пресс-релиз Sunopta . 2007.
  34. ^ Джеффрис Т.В., Джин Ю.С. (2004). «Метаболическая инженерия для улучшения ферментации пентоз дрожжами». Appl Microbiol Biotechnol . 63 (5): 495–509. дои : 10.1007/s00253-003-1450-0 . ПМИД   14595523 . S2CID   26069067 .
  35. ^ Макмиллан JD (январь 1993 г.). «Ферментация ксилозы в этанол: обзор» (PDF) . Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии . Министерство энергетики США.
  36. ^ Брат Д., Болес Э., Видеманн Б. (2009). «Функциональная экспрессия бактериальной ксилозоизомеразы в Saccharomyces cerevisiae» . Прил. Окружающая среда. Микробиол . 75 (8): 2304–2311. Бибкод : 2009ApEnM..75.2304B . дои : 10.1128/АЕМ.02522-08 . ПМЦ   2675233 . ПМИД   19218403 .
  37. ^ Огрен К., Бенгтссон О., Горва-Грауслунд М.Ф., Гальбе М., Хан-Хагердал Б., Закки Г. (2006). «Одновременное осахаривание и совместная ферментация глюкозы и ксилозы в кукурузной соломе, предварительно обработанной паром, с высоким содержанием клетчатки с помощью Saccharomyces cerevisiae TMB3400». Дж. Биотехнология . 126 (4): 488–98. doi : 10.1016/j.jbiotec.2006.05.001 . ПМИД   16828190 .
  38. ^ Беккер Дж., Болес Э. (2003). «Модифицированный штамм Saccharomyces cerevisiae, который потребляет L-арабинозу и производит этанол» . Appl Environ Microbiol . 69 (7): 4144–50. Бибкод : 2003ApEnM..69.4144B . дои : 10.1128/АЕМ.69.7.4144-4150.2003 . ПМК   165137 . ПМИД   12839792 .
  39. ^ Кархумаа К., Видеманн Б., Хан-Хегердал Б., Болес Е., Горва-Грауслунд М.Ф. (апрель 2006 г.). «Совместное использование L-арабинозы и D-ксилозы лабораторными и промышленными штаммами Saccharomyces cerevisiae» . Заводы по производству микробных клеток . 5:18 . дои : 10.1186/1475-2859-5-18 . ПМК   1459190 . ПМИД   16606456 .
  40. ^ «Секвенирование генома открывает ключ к жизнеспособному производству этанола» . Пресс-релиз Рочестерского университета . 2 марта 2007 г.
  41. ^ «Обеспечение устойчивого энергетического будущего путем производства чистой возобновляемой жидкой энергии и зеленой энергии» . Bioengineering Resources Inc. Архивировано из оригинала 21 апреля 2006 г. Проверено 28 ноября 2007 г.
  42. ^ Раджагопалан С., Датар Р., Льюис Р.С. (2002). «Образование этанола из оксида углерода с помощью нового микробного катализатора». Биомасса и энергия . 23 (6): 487–493. дои : 10.1016/s0961-9534(02)00071-5 .
  43. ^ «Домашняя страница энергетического топлива» . Энеркем . Power Energy Fuels, Inc. Архивировано из оригинала 12 декабря 2007 г. Проверено 28 ноября 2007 г.
  44. ^ «Вестбери, Квебек» . Архивировано из оригинала 6 августа 2011 г. Проверено 27 июля 2011 г.
  45. ^ Jump up to: а б Сакамото Т., Хасунума Т., Хори Ю., Ямада Р., Кондо А. (апрель 2012 г.). «Прямое производство этанола из гемицеллюлозных материалов рисовой соломы с использованием сконструированного штамма дрожжей, одновременно отображающего три типа гемицеллюлолитических ферментов на поверхности клеток Saccharomyces cerevisiae, использующих ксилозу». Журнал биотехнологии . 158 (4): 203–10. doi : 10.1016/j.jbiotec.2011.06.025 . ПМИД   21741417 .
  46. ^ Демейн А.Л., Ньюкомб М., Ву Дж.Х. (март 2005 г.). «Целлюлаза, клостридии и этанол» . Обзоры микробиологии и молекулярной биологии . 69 (1): 124–54. дои : 10.1128/MMBR.69.1.124-154.2005 . ПМК   1082790 . ПМИД   15755956 .
  47. ^ «Преимущества этанола и соображения» . Центр данных по альтернативным видам топлива .
  48. ^ «Центр данных по альтернативным видам топлива: преимущества и соображения этанола» . afdc.energy.gov . Министерство энергетики США. Архивировано из оригинала 18 июля 2012 г. Проверено 03 мая 2021 г.
  49. ^ Jump up to: а б Бек К. (ноябрь 2019 г.). «Преимущества и недостатки этанольного биотоплива» . Наука . Архивировано из оригинала 1 апреля 2017 г. Проверено 03 мая 2021 г.
  50. ^ «Анализ жизненного цикла выбросов парниковых газов из возобновляемых источников топлива Агентством по охране окружающей среды - технические аспекты» (PDF) . Проверено 7 июня 2009 г. См. Таблицу 1 .
  51. ^ Черногория М (5 декабря 2006 г.). «Количество этанола, целлюлозного этанола и биодизельного топлива в США» Grist .
  52. ^ Нельсон Р. (2007). «Целлюлозный этанол: биоэтанол в Канзасе» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 10 сентября 2008 г. Проверено 9 декабря 2007 г.
  53. ^ Райс CW (2002). «Хранение углерода в почве: почему и как?» . Проверено 10 ноября 2008 г.
  54. ^ Фаррелл А.Э., Плевин Р.Дж., Тернер Б.Т., Джонс А.Д., О'Хара М., Каммен Д.М. (январь 2006 г.). «Этанол может способствовать достижению энергетических и экологических целей». Наука . 311 (5760): 506–8. Бибкод : 2006Sci...311..506F . дои : 10.1126/science.1121416 . ПМИД   16439656 . S2CID   16061891 .
  55. ^ Крутцен, П.Дж., Мозье А.Р., Смит К.А., Винивартер В. (2008). «Выбросы закиси азота при производстве агробиотоплива сводят на нет сокращение глобального потепления за счет замены ископаемого топлива» (PDF) . Химия и физика атмосферы . 8 (2): 389–395. дои : 10.5194/acp-8-389-2008 .
  56. ^ Соломон Б.Д., Барнс-младший, Халворсон К.Э. (2007). «История, экономика и энергетическая политика». Биомасса Биоэнергетика . 31 (6): 416–425. дои : 10.1016/j.biombioe.2007.01.023 .
  57. ^ Jump up to: а б «Тенденции в сфере обращения с твердыми отходами» . Всемирный банк . Архивировано из оригинала 25 сентября 2018 г. Проверено 4 мая 2021 г.
  58. ^ Jump up to: а б Уолш М. (10 апреля 2000 г.). «Оценка ресурсов биомассы» . Ок-Ридж, Теннесси: Национальная лаборатория Ок-Ридж. Архивировано из оригинала 9 февраля 2008 г.
  59. ^ «Топливо из проса прута дает обильную энергию: исследование» . Рейтер . 10 января 2008 года . Проверено 12 февраля 2008 г.
  60. ^ МакКиббен Б. (октябрь 2007 г.). «Новая математика углерода» . Журнал «Нэшнл Географик» .
  61. ^ Jump up to: а б Лойола М (23 ноября 2019 г.). «Остановите этаноловое безумие» . Атлантика . Проверено 03 мая 2021 г.
  62. ^ Jump up to: а б с д и Рапира Р. «Целлюлозный этанол не оправдывает ожиданий» . Форбс . Проверено 03 мая 2021 г.
  63. ^ «Центр данных по альтернативным видам топлива: карты и данные – мировое производство этанола» . afdc.energy.gov . Министерство энергетики США. Май 2020 г. Архивировано из оригинала 19 сентября 2013 г. Проверено 03 мая 2021 г.
  64. ^ Jump up to: а б Осборн С. (ноябрь 2007 г.). «Энергетика в 2020 году: оценка экономических последствий коммерциализации целлюлозного этанола» (PDF) . Министерство торговли США . Проверено 03 мая 2021 г.
  65. ^ Оркатт М (9 мая 2012 г.). «США будет трудно выполнить свои мандаты по производству биотоплива» . Обзор технологий Массачусетского технологического института . Архивировано из оригинала 29 апреля 2014 года.
  66. ^ Буллис К. (ноябрь 2012 г.). «Отмена завода BP омрачает будущее целлюлозного этанола» . Обзор технологий Массачусетского технологического института . Архивировано из оригинала 12 августа 2020 г. Проверено 03 мая 2021 г.
  67. ^ Майер А (02 января 2018 г.). «Производство целлюлозного этанола остановилось на Среднем Западе из-за финансовых и технических проблем» . KCUR 89.3 — NPR в Канзас-Сити. Местные новости, развлечения и подкасты . Архивировано из оригинала 03 декабря 2020 г. Проверено 03 мая 2021 г.
  68. ↑ Всемирная книга фактов, www.cia.org, 1 мая 2008 г.
  69. ^ «Целлюлозный этанол: преимущества и проблемы. Геномика: GTL» . Управление науки Министерства энергетики США. 2007. Архивировано из оригинала 21 декабря 2007 г. Проверено 9 декабря 2007 г.
  70. ^ «Целлюлозный этанол: топливо будущего?» (PDF) . ИЛСР Ежедневно. 2007. Архивировано из оригинала (PDF) 27 сентября 2006 г.
  71. ^ Сайнс МБ (июнь 2009 г.). «Коммерческий целлюлозный этанол: роль ферментов, экспрессируемых растениями». Клеточная биология и биология развития in vitro — растения . 45 (3): 314–29. дои : 10.1007/s11627-009-9210-1 . S2CID   23080785 .
  72. ^ Ян Б., Вайман CE (2007). «Предварительная обработка: ключ к открытию недорогого целлюлозного этанола». Биотопливо, биопродукты и биопереработка . 2 (1): 26–40. дои : 10.1002/bbb.49 . S2CID   9015244 .
  73. ^ Jump up to: а б Джонсон Э (18 февраля 2016 г.). «Комплексное производство ферментов снижает стоимость целлюлозного этанола» . Биотопливо, биопродукты и биопереработка . 10 (2): 164–174. дои : 10.1002/bbb.1634 .
  74. ^ Перлак Р.Д. (2005). Биомасса как сырье для биоэнергетики и промышленности биопродуктов: техническая осуществимость ежегодных поставок в миллиард тонн. Отчет Национальной лаборатории Ок-Ридж ORNL/TM-2005/66 (Отчет). Ок-Ридж, Теннесси: Министерство энергетики США.
  75. ^ Ван Г.С., Пан XJ, Чжу Дж.И., Гляйснер Р., Роквуд Д. (2009). «Предварительная обработка сульфитом для преодоления неподатливости лигноцеллюлозы (SPORL) для надежного ферментативного осахаривания древесины лиственных пород». Биотехнологический прогресс . 25 (4): 1086–93. дои : 10.1002/btpr.206 . ПМИД   19551888 . S2CID   18328577 .
  76. ^ Фуди Б.Е., Фуди К.Дж. (1991). «Разработка комплексной системы производства этанола из биомассы». В Классе DL (ред.). Энергия из биомассы и отходов . Чикаго: Институт газовых технологий. стр. 1225–1243.
  77. ^ Патель П. (9 сентября 2008 г.). «Лучшая ошибка для производства целлюлозного этанола: новый штамм бактерий может сделать целлюлозный этанол дешевле» . Обзор технологий Массачусетского технологического института . Архивировано из оригинала 8 июня 2011 года.
  78. ^ Jump up to: а б Райнхарт Л. (2006). «Просо просо как биоэнергетическая культура. Национальная информационная служба по устойчивому сельскому хозяйству» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 15 июля 2007 г. Проверено 10 декабря 2007 г.
  79. ^ Кристиан Д.Г., Рич А.Б., Йейтс Н.Е. (ноябрь 2008 г.). «Рост, урожайность и минеральный состав Miscanthus×giganteus, выращенного в качестве биотоплива в течение 14 последовательных урожаев». Технические культуры и продукты . 28 (3): 320–327. дои : 10.1016/j.indcrop.2008.02.009 .
  80. ^ Лугар Р.Г., Вулси Р.Дж. (1999). «Новая нефть». Иностранные дела . 78 (1): 88–102. дои : 10.2307/20020241 . JSTOR   20020241 .
  81. ^ Баррос С (2020). Биотопливо Ежегодник . Служба зарубежного сельского хозяйства Министерства сельского хозяйства США . п. 33.
  82. ^ «Novozymes приобретает компанию Iogen Bio-Products – Manure ManagerManure Manager» . 11 февраля 2013 года . Проверено 5 мая 2021 г.
  83. ^ «Райзен планирует построить еще три завода по производству этанола 2G» . Аргус Медиа . 18 марта 2021 г. Архивировано из оригинала 18 марта 2021 г. Проверено 5 мая 2021 г.
  84. ^ Ришар Х. (19 сентября 2020 г.). «New Energy Blue преобразует сельскохозяйственные отходы в альтернативное топливо, сокращая выбросы» . Отходы сегодня . Архивировано из оригинала 2 октября 2020 г. Проверено 5 мая 2021 г.
  85. ^ «Секаб и Верторо построят масштабный демонстрационный завод по производству «Златовласки» » . Биоэнергия Интернэшнл . 09.03.2020 . Проверено 5 мая 2021 г.
  86. ^ Скотт А. (30 сентября 2018 г.). «Clariant делает большую ставку на целлюлозный этанол» . Новости химии и техники .
  87. ^ Гарсия Перес I (23 февраля 2021 г.). «Испанская компания, занимающаяся возобновляемыми источниками энергии, объявила о банкротстве» . Bloomberg.com . Проверено 5 мая 2021 г.
  88. ^ Кирквуд I (25 мая 2020 г.). «Совет Масуэллбрука рассматривает грант в размере 10 миллионов долларов на строительство завода по производству биотоплива на ранней стадии после ухода китайского инвестора» . Ньюкасл Геральд . Проверено 5 мая 2021 г.
  89. ^ Закон о продуктах питания, сохранении окружающей среды и энергии 2008 г.
  90. ^ Бевилл, Крис (20 января 2011 г.). «Министерство сельского хозяйства США утверждает кредитные гарантии для трех проектов по производству целлюлозы» . Журнал производителей этанола .
  91. ^ Мэтью Л. Уолд (6 июля 2011 г.). «США поддерживают проект по производству топлива из кукурузных отходов» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 7 июля 2011 г. Министерство энергетики планирует предоставить кредитную гарантию на сумму 105 миллионов долларов для расширения завода по производству этанола в Эмметсбурге, штат Айова, который намерен производить моторное топливо из кукурузных початков, листьев и шелухи.
[ редактировать ]

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Cellulosic_ethanol&oldid=1188097325"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: f90f100b861b0a6bef32a2c3ede8239a__1701583980
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/f9/9a/f90f100b861b0a6bef32a2c3ede8239a.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Cellulosic ethanol - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)