友好燃料

纤维素乙醇似乎是乙醇生产的下一个主要发展方向。 Verenium Corporation 正在与 BP 合作,在美国建造一座新工厂,以开发商业项目。第一步是建立最先进的测试炼油厂。

日期 2022-01-27 作者 Michael Giusti

距离 W Scott Heywood 一个世纪前发现路易斯安那州油田的地点仅 6 英里,科学家和工程师正在努力将可能成为下一代汽车燃料的纤维素乙醇商业化。

全球生产的传统乙醇主要由富含糖分的粮食作物制成,而纤维素乙醇来自植物的木质、纤维状、不可食用的部分。

长期以来,科学家们一直在努力以商业可行的规模将纤维素转化为乙醇。但这只是 Verenium 公司在其位于美国路易斯安那州詹宁斯的工厂正在努力的过程。

这座年产 140 万加仑的示范炼油厂坐落在一个点缀着油井的景观中,周围环绕着甘蔗农田——这是连接农业和石油世界任务的理想场所。

科学家们正在开展小批量的"运动",他们计划到2012年底将这一过程扩展到商业水平。他们有一个强大的盟友——英国石油巨头英国石油公司BP。Verenium与英国石油公司(BP)组建了一家合资企业,在南佛罗里达建造一座大型纤维素乙醇工厂,并计划在今年破土动工。

但首先,詹宁斯试验炼油厂仍有大量工作要做。根据 Verenium 运营副总裁 Carey Buckles 的说法,该设施的主要目标是测试不同的酶、微生物和预处理,最终目标是将基本上成堆的木屑转化为发动机燃料。

环保主义者和可持续发展爱好者长期以来一直对乙醇赞不绝口,主要是因为它是用本土资源制成的,不依赖于化石燃料。据 Verenium 称,纤维素乙醇还有其他一些战略优势,因为用于制造纤维素乙醇的作物通常不是用于其他行业的商品,例如食品生产。公司官员希望,由于他们不会与可能推高商品价格的其他行业竞争,因此他们的成本将得到控制。

迄今为止,Verenium 选择的三种原料是能量甘蔗、甘蔗渣和高粱(参见第 27 页的事实框)。 Buckles 说,这些原料是理想的,因为它们具有一些非常有吸引力的特性。

据路易斯安那州立大学农业经济学和农业综合企业系农业经济学教授迈克尔·E·萨拉西(Michael E Salassi)称,种植能源甘蔗等作物的目的是为了生物量而不是糖含量。这意味着它们通常每英亩的生产成本较低,同时每英亩的生物质产量更高。Salassi 说,另一个好处是,有了能量甘蔗,农民就不必担心传统的害虫了。

“随着甘蔗的糖分种植,你必须与甘蔗蛀虫作斗争,这会造成损害并影响果汁和糖的生产,”他说。 “有了能量手杖,你就不用担心了。”

评估原料是 Verenium 测试设施的主要任务之一。

“这就是比赛——找到最好的产品,看看谁能先建立一个商业业务,”巴克尔斯说。

到目前为止,能量手杖是赢家。 Verenium 官员估计,一旦他们的工艺规模扩大到完全商业规模,每英亩能源甘蔗每年将生产 1,800 加仑(6,814 升)乙醇,而各国传统生产的甘蔗乙醇约为 650 加仑(2,460 升)比如巴西。

从木本植物和草中去除糖分,在已经磨碎的小山上生产乙醇 Verenium。从那里,原料得到蒸汽和酸处理以生产糖。 Verenium 一直使用阿法拉伐 NX 438 卧螺离心机将戊糖(溶液中的糖)与己糖(固体形式的糖)分离。

戊糖位于包含五个碳原子的链中;己糖位于包含六个碳原子的链中。不同的碳结构需要不同的“消化”处理。为此,工程师将微生物和酶的定制混合物应用于每个糖流,将这些糖释放为更容易获得的形式。

然后这些流在称为“啤酒井”的罐中重新组合。罐的名字很恰当,因为在这一点上,在一个非常类似于酿造啤酒的过程中,酵母被应用,糖被发酵以制造将作为乙醇蒸馏出的酒精。

Verenium 还一直将阿法拉伐滗析器用于其最初的预期用途——对乙醇蒸馏后剩余的固体木质素和纤维进行脱水。在商业规模上,滗析器排出的脱水固体可能会被燃烧,为乙醇工厂发电。

如果一切顺利,从 2012 年开始,BP 和 Verenium 的合资企业 Vercipia Biofuels 将每年生产 3600 万加仑(1.36 亿升)纤维素乙醇。两家公司已承诺为该项目投资 4500 万美元,并租用了 36000 英亩佛罗里达州高地县的土地。 Verenium 打算使用其中的 20,000 英亩(现在处于休耕状态)来种植能源甘蔗等原料。

该设施的建设预计耗资近 3 亿美元。

能源部邀请他们参与下一阶段的流程。如果获得批准,贷款担保可以为公司提供建设新设施所需的高达 80% 的债务融资。

根据詹宁斯测试设施的数据,Verenium 希望生产的乙醇零售价为每加仑 2.10 美元——这一价格点与传统乙醇和今天的汽油价格具有竞争力。