其他生物质选项351乙醇
章这一点都集中在将煤炭、煤+生物质液体燃料和生物质热化学方法,直接融入现有的燃料基础设施。生化方法,比如将玉米或甘蔗(淀粉和糖)乙醇发酵,或由木质纤维素转化乙醇解聚糖然后发酵乙醇不评估在尽可能多的细节在本章。然而,这些后者过程可能成为重要的运输燃料的生物质生产乙醇和解决交通二氧化碳排放。乙醇的高辛烷值,包含80000 Btu每加仑汽油和汽油,每加仑115000 - 119000 Btu。因此,约1.45加乙醇需要替换1加仑的汽油。粮食乙醇的生产成本,这是一项成熟的技术,在2007年估计约为每加仑2.50美元在能量等效的基础上[26]。
生物化学转换从玉米或小麦淀粉是淀粉转换成六元糖和乙醇用天然酵母的发酵。直接从甘蔗糖发酵。发酵技术是成熟的,商业健壮,高度优化的。甘蔗乙醇是成熟、在巴西在大量练习。用蔗糖制造乙醇的LC温室气体排放~ 85%低于石油燃料。这与粮食乙醇,从玉米在美国生产,生产对原料的燃料减少25%的二氧化碳排放在能量等效的基础上,因为所有的bet雷竞技 用于谷物bet雷竞技 (27、28)。此外,从甘蔗乙醇可以提供大约90%减少石油进口和加油站的燃料能量等效的基础上[27]。然而,粮食乙醇可以减少大量也因为有限的石油进口量bet雷竞技 用于种植和收割玉米,甘蔗乙醇。然而,最近的全生命周期分析从玉米乙醇生产谷物在美国表明它只生成一小净能量增益对化石燃料的能源生产它需要(27、28)。粮食乙醇体积的另一个主要问题的挑战。美国(2007年)使用25 - 30%的生产约3%的玉米产量运输燃料,这世界粮食价格的影响,等等。这是不可持续的。
生产乙醇的大多数工厂质量,木质纤维素的部分,提供了一个更大的原料来源转换;如果它不是作为能源作物种植耕地,它不需要对食物链产生负面影响。农作物废弃物可以在不影响粮食生产使用,如果不是他适当的农艺实践[17]。木质纤维素转换是更加困难比转化淀粉玉米或糖从甘蔗乙醇,因为它首先需要糖分子组件必须爆发的半纤维素和纤维素结构生物量。由此产生的六元,五碳糖提供额外的挑战将比淀粉或甘蔗乙醇。这使得过程更具挑战性,更昂贵的比粮食乙醇生产。即使在原油价格高企,粮食乙醇仍然需要公共补贴,使其经济增长的需求推高了玉米的价格因为原油价格增加。纤维素乙醇有更便宜的原料,因此潜在的优势,降低生产成本。然而今天,这是抵消更多的流程步骤和过程停留时间更长,这推高了成本。酶的成本也很高,但预计将与体积减少; feedstock costs remain a major fraction of ethanol costs and are not expected to make major reductions. Several cellulosic ethanol commercial demonstration plants are under construction, and the next few years will probably experience much development in the technology.
纤维素乙醇的成本仍然是一个重大问题。预计成本降低,但可实现的程度将更为人所知的第一轮示范工厂。Paustain等。[29]估计纤维素乙醇的成本为1.95±0.65美元每加仑乙醇对生物量花费35美元/干吨。这是关于2.90±1.0美元在一个能量等效的基础上。在一个更现实的生物质成本[17],乙醇成本会在3.0 - 4.0美元每加仑能量等效的基础上。如果运输部门的二氧化碳排放价格相关,相对经济将会改善。
其他选项,由发生在生物科学的飞速发展,合成生物学,可以显著改变生化液体运输燃料的生产。以下是简要总结;如果一个或更多的成功,bet雷竞技 大幅照片可能会改变。
3.5.2丁醇
生化丁醇(丁醇或丁醇)是另一个潜在进入者进入液体运输燃料(燃料)市场。丁醇是一个四元醇与形成含酒精,乙醇。丁醇由生物质通常称为生化丁醇。其长烃链使其相对非极性,因此更类似于汽油。丁醇作为燃料有许多有吸引力的特性。其能量接近汽油(105000英热单位/加丁醇,比115000 - 119000 Btu /加汽油);它有一个较低的蒸气压;不吸湿;因此,对水不敏感,并且不构成问题的乙醇和水分配系统。这是比汽油少危险处理和易燃,和它有一个辛烷汽油相似。 Thus, it can go directly into the existing fuel distribution system. It has been shown to work in gasoline engines without modification [30].
几种技术生产丁醇在研发阶段。接收最关注的是acetone-butanol-ethanol (ABE)过程中,最初是用来生产丙酮在1916年制造无烟火药。这个过程产生的两倍作为丙酮丁醇,并产生乙酸、乳酸和propi-onic酸除了乙醇和异丙醇。目前商业化,这过程包括糖或淀粉的生物转化利用转基因微生物,梭状芽孢杆菌beijernickii BA101,这显示了更大的选择性丁醇。也有努力开发改进微生物,提高了反应速率和选择性糖转换成丁醇。这包括微生物或酶可以有效地把不同的糖从纤维素和半纤维素。因为生产生物丁醇是有毒的,丁醇浓度限制在15—g / l甚至产生的原生生物。这个问题类似于self-inhibition和粮食乙醇和乙醇浓度的限制而产生的纤维素乙醇生产。克服这些限制和提高转化率对这些技术将产生积极的影响。
异丁醇少有毒,也是一种很好的燃料组件。它比汽油高辛烷值的但是需要混合使用,因为其高熔点(78°F或25.5°C)。这样,可能更有前途的方法来改善流程工程师生物体生产丁醇和异丁醇的混合物。Atsumi等。[31]最近工程大肠杆菌,异丁醇高产与高特异性的葡萄糖。
这种技术的延伸是将纤维素转化为丁醇。这取决于生物技术的发展,纤维素和半纤维素的解聚成基本的糖。这些都是纤维素乙醇所面临的同样的问题。这些糖可以转换为丁醇。最重要的发展是微生物可以解聚生物质组件到糖,然后把糖转化为丁醇,在同一反应器降低资本成本。纤维素丁醇的方法被研究,但这项技术的研究阶段,远没有商业。
目前,丁醇的主要缺点是成本。攻击挑战和启动市场准入成本,杜邦公司和英国石油公司联手改造现有的糖基乙醇工厂生产丁醇使用Dupont-modified生物技术[32]。改进的新一代生物工程生物将在未来几年内上市[32]。根据杜邦,现有的乙醇工厂可以经济有效地改造丁醇[30]。
因为丁醇生产应该明显减少一些高能源密集型的操作与粮食生产乙醇,它应该提高LC温室气体的性能与粮食乙醇。如果生产路线从木质纤维素,LC温室气体减排应该类似于纤维素乙醇或用蔗糖制造乙醇,因为这些过程的能源密集型分离涉及biomass-generated能源比化石能源。
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