Μια καινοτομία καθιστά το κόστος των βιοκαυσίμων τελικά ανταγωνιστικό

Δέντρο στο ηλιοβασίλεμα

Μια νέα μελέτη από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια – Riverside (UCR) διαπίστωσε ότι η εισαγωγή μιας απλής ανανεώσιμης χημικής ουσίας στο στάδιο της προεπεξεργασίας μπορεί τελικά να κάνει την παραγωγή βιοκαυσίμων επόμενης γενιάς οικονομικά αποδοτική και άνθρακα ουδέτερου άνθρακα. Το πρώτο βήμα, η διάσπαση της φυτικής ύλης, ήταν πάντα το πιο δύσκολο όταν πρόκειται για την παραγωγή καυσίμου από φυτά.

Για να ανταγωνιστούν τα βιοκαύσιμα με το πετρέλαιο, οι εργασίες βιοδιυλισμού πρέπει να σχεδιάζονται έτσι ώστε να χρησιμοποιούν καλύτερα τη λιγνίνη. Η λιγνίνη είναι ένα από τα κύρια συστατικά των φυτικών κυτταρικών τοιχωμάτων. Παρέχει στα φυτά μεγαλύτερη δομική ακεραιότητα και αντοχή στις μικροβιακές επιθέσεις. Ωστόσο, αυτές οι φυσικές ιδιότητες της λιγνίνης καθιστούν δύσκολη την εξαγωγή και τη χρήση από φυτική ύλη, γνωστή και ως βιομάζα.

Ο αναπληρωτής καθηγητής του UC Riverside, Charles Cai, εφηύρε το CELF, το οποίο σημαίνει Ενισχυμένη Λιγνοκυτταρινική Κλασματοποίηση με συνδιαλύτη. Πρόκειται για μια καινοτόμο τεχνολογία προεπεξεργασίας βιομάζας που θα επιτρέψει τη διάλυση των δεσμών λιγνίνης, καθιστώντας την επεξεργάσιμη στη διαδικασία παραγωγής βιοκαυσίμων.

«Το CELF χρησιμοποιεί τετραϋδροφουράνιο ή THF για να συμπληρώσει νερό και αραιό οξύ κατά την προεπεξεργασία βιομάζας. Βελτιώνει τη συνολική απόδοση και προσθέτει ικανότητα εξαγωγής λιγνίνης», είπε ο Cai. «Και το καλύτερο από όλα, το THF μπορεί να παρασκευαστεί από σάκχαρα βιομάζας».

Μόριο THF, τετραϋδροφουράνιο

Ένα σημαντικό έγγραφο Energy & Environmental Science περιγράφει λεπτομερώς τον βαθμό στον οποίο ένα βιοδιυλιστήριο που χρησιμοποιεί το CELF προσφέρει οικονομικά και περιβαλλοντικά πλεονεκτήματα σε σχέση με τα καύσιμα πετρελαίου και τις προηγούμενες μεθόδους παραγωγής βιοκαυσίμων.

Η εργασία είναι μια συνεργασία μεταξύ της ερευνητικής ομάδας του Cai στο UCR, του Κέντρου Βιοενεργειακής Καινοτομίας που λειτουργεί από τα Εθνικά Εργαστήρια Oak Ridge και του Εθνικού Εργαστηρίου Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας, με χρηματοδότηση από το Γραφείο Επιστήμης του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ. Σε αυτή τη μελέτη, οι ερευνητές εξετάζουν δύο βασικές μεταβλητές: ποιος τύπος βιομάζας είναι ο ιδανικότερος και τι να κάνει με τη λιγνίνη μόλις εξαχθεί.

Οι επιχειρήσεις βιοκαυσίμων πρώτης γενιάς χρησιμοποιούν καλλιέργειες τροφίμων όπως καλαμπόκι, σόγια και ζαχαροκάλαμο ως πρώτες ύλες ή πρώτες ύλες. Επειδή αυτές οι πρώτες ύλες εκτρέπουν τη γη και το νερό από την παραγωγή τροφίμων, η χρήση τους για βιοκαύσιμα δεν είναι ιδανική.

Οι εργασίες δεύτερης γενιάς χρησιμοποιούν μη εδώδιμη φυτική βιομάζα ως πρώτη ύλη. Ένα παράδειγμα πρώτων υλών βιομάζας είναι τα υπολείμματα ξύλου από εργασίες άλεσης, η βαγάσα από ζαχαροκάλαμο ή τα καλαμάκια καλαμποκιού, τα οποία είναι όλα άφθονα και χαμηλού κόστους υποπροϊόντα δασοκομικών και γεωργικών δραστηριοτήτων.

Σύμφωνα με το Υπουργείο Ενέργειας, μόνο στις Ηνωμένες Πολιτείες, έως και ένα δισεκατομμύριο τόνοι βιομάζας θα μπορούσε να διατίθεται ετησίως για την παραγωγή βιοκαυσίμων και βιοπροϊόντων, ικανή να αντικαταστήσει το 30% της κατανάλωσης πετρελαίου μας και να δημιουργήσει νέες θέσεις εργασίας σε εθνικό επίπεδο.

Επειδή ένα βιοδιυλιστήριο CELF μπορεί να χρησιμοποιήσει πληρέστερα τη φυτική ύλη από τις προηγούμενες μεθόδους δεύτερης γενιάς, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι μια βαρύτερη, πυκνότερη πρώτη ύλη, όπως η λεύκα από σκληρό ξύλο, είναι προτιμότερη από λιγότερο πυκνά καλαμπόκια άνθρακα, για να επιτευχθούν μεγαλύτερα οικονομικά και περιβαλλοντικά οφέλη.

Χρησιμοποιώντας λεύκα σε βιοδιυλιστήριο CELF, οι ερευνητές αποδεικνύουν ότι τα αειφόρα αεροπορικά καύσιμα θα μπορούσαν να παραχθούν σε τιμή εξισορρόπησης 3,15 $ ανά γαλόνι ισοδύναμου βενζίνης. Το τρέχον μέσο κόστος ενός γαλονιού καυσίμου αεροσκαφών στις Ηνωμένες Πολιτείες είναι 5,96 $. Αυτό θα καθιστούσε τα βιοκαύσιμα ακόμη φθηνότερα από τα σημερινά αεροπορικά καύσιμα.

Η κυβέρνηση των ΗΠΑ εκδίδει πιστώσεις για την παραγωγή βιοκαυσίμων με τη μορφή Ανανεώσιμων Πιστώσεων ID, μια επιδότηση που προορίζεται να υποστηρίξει την εγχώρια παραγωγή βιοκαυσίμων. Το επίπεδο αυτών των πιστώσεων που εκδίδονται για βιοκαύσιμα δεύτερης γενιάς, το επίπεδο D3, συνήθως διαπραγματεύεται σε $1 ανά γαλόνι ή περισσότερο. Σε αυτή την τιμή ανά πίστωση, το χαρτί δείχνει ότι μπορείτε να περιμένετε ποσοστό απόδοσης άνω του 20% στη συμφωνία.

"Το να ξοδεύετε λίγο περισσότερα σε μια πιο πλούσια σε άνθρακα πρώτη ύλη, όπως η λεύκα, εξακολουθεί να παράγει περισσότερα οικονομικά οφέλη από μια φθηνότερη πρώτη ύλη όπως τα καλαμάκια καλαμποκιού, επειδή μπορείτε να πάρετε περισσότερα καύσιμα και χημικά από αυτό", είπε ο Cai.

Η εργασία δείχνει επίσης πώς η χρήση λιγνίνης μπορεί να συμβάλει θετικά στη συνολική οικονομία του βιοδιυλιστηρίου, διατηρώντας το αποτύπωμα άνθρακα όσο το δυνατόν χαμηλότερο. Σε παλαιότερα μοντέλα βιοδιυλιστηρίων, όπου η βιομάζα μαγειρεύεται σε νερό και οξύ, η λιγνίνη είναι ως επί το πλείστον άχρηστη πέρα ​​από τη θερμιδική της αξία.

"Τα παλιά μοντέλα επέλεξαν να καίνε λιγνίνη για να συμπληρώσουν τη θερμότητα και την ισχύ αυτών των βιοδιυλιστηρίων επειδή μπορούσαν να εκμεταλλευτούν μόνο τα σάκχαρα της βιομάζας – μια ακριβή πρόταση που άφησε πολλή αξία από το τραπέζι", είπε ο Cai.

Εκτός από την καλύτερη χρήση της λιγνίνης, το μοντέλο βιοδιυλιστηρίου CELF προτείνει επίσης την παραγωγή ανανεώσιμων χημικών ουσιών. Αυτές οι χημικές ουσίες θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν ως δομικά στοιχεία για βιοπλαστικά και αρωματικές ενώσεις για τρόφιμα και ποτά. Αυτές οι χημικές ουσίες απορροφούν μέρος του άνθρακα που υπάρχει στη βιομάζα των φυτών που δεν θα απελευθερωνόταν στην ατμόσφαιρα με τη μορφή CO2.

«Η προσθήκη THF συμβάλλει στη μείωση του ενεργειακού κόστους της προεπεξεργασίας και απομονώνει τη λιγνίνη, ώστε να μην χρειάζεται πλέον να την καίτε. Επιπλέον, μπορούμε να παράγουμε ανανεώσιμες χημικές ουσίες που μας βοηθούν να φτάσουμε σχεδόν στο μηδέν το δυναμικό υπερθέρμανσης του πλανήτη», είπε ο Cai. «Νομίζω ότι αυτό μετατοπίζει τη βελόνα από τη δεύτερη γενιά στα βιοκαύσιμα δεύτερης γενιάς».

Χάρη στις πρόσφατες επιτυχίες της ομάδας, το Γραφείο Τεχνολογίας Βιοενέργειας του Υπουργείου Ενέργειας χορήγησε σε ερευνητές επιχορήγηση 2 εκατομμυρίων δολαρίων για την κατασκευή μιας μικρής κλίμακας πιλοτικής μονάδας CELF στο UCR. Η Cai ελπίζει ότι η επίδειξη του πιλοτικού εργοστασίου θα οδηγήσει σε επενδύσεις μεγάλης κλίμακας στην τεχνολογία, καθώς η αξιοποίηση της ενέργειας από ορυκτά καύσιμα συμβάλλει στην υπερθέρμανση του πλανήτη και βλάπτει τον πλανήτη.

«Ξεκίνησα αυτή τη δουλειά πριν από περισσότερα από δέκα χρόνια γιατί ήθελα να έχω αντίκτυπο. Ήθελα να βρω μια βιώσιμη εναλλακτική λύση στα ορυκτά καύσιμα και οι συνάδελφοί μου και εγώ τα καταφέραμε», είπε ο Cai. «Χρησιμοποιώντας το CELF, δείξαμε ότι είναι δυνατό να δημιουργηθούν οικονομικά καύσιμα από βιομάζα και λιγνίνη και να συμβάλουμε στη μείωση της συμβολής μας στις εκπομπές άνθρακα στην ατμόσφαιρα».

Επομένως, ανοίγεται μια νέα παραγωγική και οικονομική προοπτική για τα βιοκαύσιμα τα οποία, πάνω απ' όλα, είναι τελικά οικονομικά ανεκτά και δεν αποτελούν πλέον ένα είδος απειλής για τη δυνατότητα παροχής υπηρεσιών στους απλούς ανθρώπους.


Τηλεγράφημα
Χάρη στο κανάλι μας στο Telegram, μπορείτε να ενημερώνεστε για τη δημοσίευση νέων άρθρων Οικονομικών Σεναρίων.

⇒ Εγγραφείτε τώρα


Μυαλά

Το άρθρο Μια καινοτομία κάνει το κόστος των βιοκαυσίμων τελικά ανταγωνιστικό προέρχεται από Οικονομικά Σενάρια .


Αυτή είναι μια αυτόματη μετάφραση μιας ανάρτησης που δημοσιεύτηκε στο Scenari Economici στη διεύθυνση URL https://scenarieconomici.it/una-innovazione-rende-il-costo-dei-biocarburanti-finalmente-competitivo/ στις Mon, 04 Mar 2024 06:15:48 +0000.