Nowa technologia umożliwi produkcję biopaliw na niewielką skalę
Pomimo licznych zalet biopaliw drugiej generacji, obejmujących zarówno niską emisję dwutlenku węgla, jak i fakt, że ich produkcja nie stanowi konkurencji wobec produkcji żywności, produkty takie jak bioetanol nie cieszą się dużą popularnością. Jednym z bardziej istotnych powodów tego stanu rzeczy jest to, że produkcja takich biopaliw na szeroką skalę wymaga olbrzymich ilości materii organicznej, na przykład odpadowej biomasy lignocelulozowej. Ponadto ze względu na trudny dostęp do cukrów polimerowych w macierzy biomasy, proces produkcji takich paliw jest kosztowny i niezwykle złożony, w związku z czym niewielkie podmioty działające na terenach wiejskich mają mocno utrudniony dostęp do tego obiecującego rynku. Powstaje jednak pytanie, w jaki sposób ta sytuacja uległaby zmianie, gdyby rolnicy mogli wykorzystywać niewielkie ilości surowca w celu produkcji biopaliw w miejscu jego powstawania? Takie pytanie zadali sobie uczestnicy finansowanego ze środków UE projektu BABET-REAL5. „Celem projektu BABET-REAL5 jest opracowanie koncepcji technicznych i nowatorskich podejść, które są niezbędne dla umożliwienia produkcji biopaliw na niewielką skalę”, twierdzi Gérard Vilarem, koordynator projektu BABET-REAL5, a zarazem dyrektor Laboratorium Chemii Rolno-Przemysłowej oraz prezes ośrodka CRT, opracowującego rozwiązania technologiczne. „Z racji tego, że proponowany model jest bardziej korzystny dla regionów, które nie są w stanie wytwarzać dużych ilości skoncentrowanej biomasy, będzie stanowił znaczące wsparcie w zakresie rozwoju lokalnych gospodarek na obszarach wiejskich”.
Kompaktowy i kompleksowy system
Większość procesów produkcyjnych związanych z wytwarzaniem biopaliw drugiej generacji obejmuje szereg złożonych i kosztownych etapów, w wyniku których powstają zanieczyszczenia, które należy usunąć i oczyścić. Celem uczestników projektu BABET-REAL5 jest usprawnienie całego procesu oraz umożliwienie jego realizacji w ramach jednego kompleksowego systemu. „Naszym głównym celem jest stworzenie kompleksowego systemu, który można będzie z łatwością wdrożyć na obszarach wiejskich”, wyjaśnia Vilarem. „Chcemy też opracować proces, który zapewnia najwyższą możliwą wydajność oraz w miarę możliwości brak odpadów, a także niskie zużycie energii – biorąc pod uwagę złożoną strukturę biomasy lignocelulozowej, to właśnie ta kwestia pozostaje największym wyzwaniem”. Koordynator projektu dodaje, że dodatkowym celem jest osiągnięcie wykonalności technologicznej i środowiskowej, a także opłacalności ekonomicznej przy przetwarzaniu zaledwie 30 000 ton suchego surowca rocznie, od trzech do siedmiu razy mniej niż zakładają to obecne modele biznesowe. W tym celu naukowcy opracowali prototypowe rozwiązanie obejmujące opatentowany proces bioekstruzji, łączący kilka różnych elementów procesu wstępnej obróbki surowca w jeden etap. „Wszystkie reakcje termiczne, mechaniczne, chemiczne i biochemiczne niezbędne do zniszczenia biomasy i uzyskania dostępu do enzymów polimerów cukrowych są obecnie połączone i odbywają się z dużą wydajnością w jednym reaktorze”, wyjaśnia Vilarem. W następnej kolejności naukowcy połączyli etap obróbki wstępnej z fazami sacharyfikacji i fermentacji uzyskanego materiału, w ramach których cukry są oddzielane od biomasy i przetwarzane na etanol. „Udało nam się zrealizować oba te etapy w pojedynczym reaktorze”, zauważa Vilarem. „Zoptymalizowaliśmy także ich przebieg w taki sposób, by zaprezentować korzyści płynące z zastosowania jednego ciągłego procesu, obejmującego wszystkie etapy, od obróbki wstępnej biomasy do wytwarzania etanolu, na skalę pilotażową”.
Wykonalne technicznie, opłacalne ekonomicznie i korzystne dla środowiska
Jak twierdzi Vilarem, naukowcom skupionym wokół projektu udało się osiągnąć założone cele. „Uzyskane przez nas rezultaty wskazują, że większość badanych przypadków biznesowych charakteryzuje się opłacalnością ekonomiczną oraz korzyściami dla środowiska naturalnego, nawet przy założeniu niewielkiej skali produkcji przemysłowej”. Pomimo że uczestnikom projektu udało się skutecznie przełożyć opracowany proces techniczny na skalę pilotażową, realizacja procesu na skalę przemysłową będzie wymagała dodatkowej pracy. Biorąc jednak pod uwagę obiecujące rezultaty bieżącego projektu, konsorcjum rozważa obecnie opracowanie prototypu gotowego rozwiązania. Na tym etapie naukowcy mają nadzieję na zwiększenie skali technologii opracowanych w ramach projektu BABET-REAL5 i umożliwienie produkcji na skalę przemysłową.
Słowa kluczowe
BABET-REAL5, biopaliwo, biomasa, emisje dwutlenku węgla, biopaliwa drugiej generacji, bioetanol, rolnicy, gospodarki wiejskie, etanol
