Презентация "Производство биоэтанола" по химии – проект, доклад

Инновационная технология производства биоэтанола из целлюлозосодежащих продуктов

Растущий рынок биоэтанола

Биоэтанол: потенциал использования

В настоящее время во всем мире растёт интерес к различным видам жидкого биотоплива, получаемого из биомассы. Наблюдающийся в последнее время подъём мировых цен на нефть, озабоченность вопросами энергетической безопасности, а также изменением климата вследствие выбросов парниковых газов, - всё это подталкивает как промышленно развитые, так и развивающиеся страны к поиску способов коммерческого использования биотоплива. На сегодняшний день большая часть биоэтанола является биотопливом первого поколения и производится из зерновых культур (кукурузы, пшеницы, ячменя), а также культур с большим содержанием сахара (сахарного тростника, маниока, картофеля, сахарной свеклы).Дороговизна сырья сдерживает развитие производства биоэтанола. Биоэтанол второго поколения отличается тем, что его можно производить из непищевого сырья, в том числе в больших количествах из целлюлозы. Сырьём могут быть различные отходы сельского и лесного хозяйства: пшеничная солома, рисовая солома, багасса сахарного тростника, древесные опилки – т.е. практически люой вид цеелюлозы . Однако производство этанола из целлюлозы пока экономически не рентабельно.

* Исследование агентства BusinesStat «Анализ мирового рынка биоэтанола: 2005-2014 гг»

Биоэтанол: проблемы развития

Технологические и экономические сложности

В настоящее время основные усилия по поиску возможностей для переработки целлюлозы в сырье для биоэтанола направлено на методы энзиматического гидролиза, которые обладают рядом недостатков (необходимость специальной и дорогой подготовки сырья, медленный процесс гидролиза, высокая цена энзимов, необходимость специфического вида энзимов для каждого вида сырья).В эти разработки вложены огромные средства и время, но результата они пока не дают. В тоже время давно известен дешевый, простой и надежный метод слабокислотного гидролиза целлюлозы. На основе этого метода работали все заводы по производству спиртов из целлюлозы в Советском Союзе. Метод прост с точки зрения химической технологии и необходимого оборудования. Недостатком этого метода является неконтролируемый процесс разложения целевых продуктов – сахаров с образованием фурфурола и его производных в процессе производства. Данный процесс приводит к уменьшению выхода сахаров, а также существенно снижает качество водных растворов сахаров, понижая в свою очередь объем производимого этанола. Из-за этих проблем процесс считался неэффективным для современного производства.

Предлагаемая технология представляет собой модифицированный вариант широкоизвестного метода слабокислотного гидролиза для производства биоэтанола второго поколения. В процессе исследовательской работы был разработан новый способ кислотного гидролиза целлюлозосодержащих материалов,в котором отсутствуют все недостатки предыдущего метода. Новая технология позволяет осуществить защиту моносахаридов от воздействия высоких температур и давления. Защита моносахаридов происходит за счет использования в процессе специальных протекторов. При этом сохранена простота химической технологии. Новый способ позволяет осуществить гидролиз практически всех типов целлюлозосодержащих материалов: отходы деревообрабатывающей промышленности и другие целлюлозосодержащие отходы: солома; багасса; осадочный ил очистных сооружений, и т.п.

Технология

Инновационный подход к методу кислотного гидролиза

Реакция кислотного гидролиза проводится при температуре 140-2400С и давлении 15-20 атм. в присутствии химических соединений – протекторов, защищающих моносахариды от воздействия высоких температур и давления. Протекторы разрушают водородные связи между макромолекулами целлюлозы и образовывают за счет водородных связей комплексы с моносахаридами. Эти комплексы не подвержены воздействию высоких температур и давлению, и в тоже время очень легко разрушаются с выделением сахаров. Протекторы представляют собой низкокипящие жидкости, которые отделяются от раствора сахаров простой дистилляцией и возвращаются в производство (оборотный процесс). Структура макромолекул (кристаллическая или аморфная) полисахарида (целлюлозы), а также влажность не играют в данном случае существенной роли, в отличие от гидролиза целлюлозы под действием энзимов. Протектор, используемый в новом способе гидролиза - это жидкость, которая крупномасштабно производится химической промышленностью.

Описание технологии

Слабокислотный гидролиз с использованием протекторов®

По результатам опробования данной технологии на древесных опилках было выявлено образование около 260 литров биоэтанола и 300 килограммов лигнина из одной тонны сырья. Лигнин в настоящее время также активно используется для производства древесных пеллет. Одной тонны лигнина примерно достаточно для производства одной тонны пеллет. При использовании «протектора» энергетика нужна только на поддержание необходимой температуры. Давление, необходимое для процесса, создает при нагреве сам «протектор». Ценными сопутствующими продуктами, получаемыми в данном процессе, являются также олигомерные сахара, на основе которых возможно получение ценных пребиотиков, которые с успехом могут заменить антибиотики, используемые в животноводстве. Новая технология позволит полностью перейти на производство биоэтанола из целлюлозы, и резко сократит себестоимость производства. В себестоимости производства биоэтанола 60-70% занимает стоимость сырья. При переходе от использования зерна (280-320$/тн) на опилки или солому себестоимость производства может быть уменьшена в разы.

Результаты использование технологии

* По данным агенства ICIS Pricing (Ethanol Fule Europe) на 6 июля 2011 года

В настоящее время процесс демонстрируется в стадии лабораторного прототипа. Технология легко осуществима, не требует экзотического оборудования и может быть в кратчайшие сроки и с минимальными затратами встроена в типовую современную промышленную установку для производства биоэтанола. Это связано с тем, что новая технология только производит сырье для производства, но не затрагивает сам технологический процесс получения биоэтанола. Для создания (проектирования) современной промышленной установки, необходимо отработать технологию на пилотной установке и получить данные для проектирования. По предварительной оценке стоимость создания пилотной установки и проведения испытаний ( в условиях России) – 180 – 200 тыс. евро. Время создания и проведения испытаний – 1 год. Предлагаемая технология прошла международную экспертизу, права на неё защищены патентом (PTC; WO 2009/116885 A1). Мы заинтересованы в потенциальном партнере, имеющем инфраструктуру и желание, для продвижения новой технологии.

Инвестиционное предложение

Условия предложения и дальнейшего использования технологии