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Reinvención de la producción de etanol celulósico
Una startup con sede en Tel Aviv, Israel, llamada HCL-tecnología limpia ha reinventado un proceso centenario llamado proceso Bergius como un método mucho más económico para producir etanol a partir de biomasa. El proceso utiliza ácido clorhídrico concentrado (HCL) para descomponer la biomasa en azúcares, pero ha sido demasiado caro para uso comercial. La compañía, sin embargo, dice que ha desarrollado una forma de reciclar el 42 por ciento del HCL, bombeándolo de nuevo al sistema y reduciendo significativamente el costo de producción de etanol.
El único aspecto realmente innovador de lo que hacemos es la recuperación del ácido, que cuesta el 10 por ciento de lo que solía costar, dice el CEO Eran Baniel. Pero ese ajuste atrajo el interés de varias empresas en los Estados Unidos, y recientemente HCL-Cleantech recibió $ 5,5 millones en capital de riesgo de inversores en energía limpia. Khosla Ventures y Burrill y compañía para construir una planta piloto en Estados Unidos.
Para producir etanol a partir de fuentes celulósicas como astillas de madera y rastrojo de maíz, la materia prima primero debe separarse en tres partes: lignina, celulosa rica en azúcar y hemicelulosa. Estas dos últimas partes deben convertirse en azúcares, que luego pueden ser fermentados en etanol por organismos como la levadura. La tecnología de etanol convencional utiliza soluciones ácidas diluidas en una fase de pretratamiento para separar la lignina de la celulosa y la hemicelulosa. Luego, las costosas enzimas descomponen la celulosa y la hemicelulosa en azúcares simples.
Como alternativa más económica, HCL-Cleantech utiliza una solución concentrada de HCL mucho más fuerte que combina las dos primeras etapas de la producción de etanol, eliminando simultáneamente las fuentes celulósicas y descomponiéndolas en azúcares fermentables. Baniel dice que la hidrólisis ácida es capaz de exprimir hasta el 97 por ciento de los azúcares de fuentes celulósicas como la madera. El uso de HCL también reduce la cantidad de subproductos no deseados que normalmente ocurren con más soluciones ácidas diluidas. Además, la reacción del ácido concentrado puede ocurrir a bajas temperaturas, lo que reduce la energía requerida para hacer funcionar el sistema.
Sin embargo, reciclar HCL ha demostrado ser un desafío complicado. Los investigadores han descubierto que a medida que el HCL descompone las fuentes celulósicas como la madera en azúcares, forma fuertes lazos con el agua que son difíciles de romper. Las industrias que reciclan HCL, como los fabricantes de ácido cítrico, utilizan costosos métodos de alta temperatura y presión para evaporar el agua y aislar el HCL.
En cambio, los científicos que desarrollaron la tecnología para HCL-Cleantech idearon una ruta más barata para separar y reciclar HCL. Idearon un solvente patentado que atrae el ácido clorhídrico. Mezclaron este solvente con la solución de HCL-agua y encontraron que el solvente rompió el enlace HCL-agua y extrajo HCL de la solución de agua. Luego, los científicos desarrollaron un método para hacer que el solvente liberara HCL como gas, bombeándolo de regreso al sistema para descomponer más celulosa.
Baniel dice que el objetivo de la empresa es asociarse con plantas de fermentación para completar la última etapa de producción de etanol. Cuando comenzamos, pensamos que podríamos necesitar ir hasta el final del biocombustible, dice. Sin embargo, descubrimos que existen tecnologías para la fermentación de azúcares que están muy por delante de todo lo que poseemos.
La compañía anticipa que su planta piloto estará lista en la última parte de 2010. Mientras tanto, Baniel dice que la compañía probará múltiples pasos de su proceso en varias plantas industriales en Israel para ver si la tecnología puede funcionar de manera eficiente a gran escala. .
James McMillan, gerente de investigación y desarrollo de procesos de refinación bioquímica en el Laboratorio Nacional de Energías Renovables , en Golden, CO, dice que escalar la tecnología para que funcione de manera sólida es la clave de su éxito a largo plazo. La prueba en el pudín es demostrar que se desempeña en condiciones sólidas y puede manejar las alteraciones que ocurren en el mundo real, todo a un costo atractivo en el mercado, dice McMillan. Eso es lo que hay que demostrar. Agrega que cuando llega el momento de construir una planta, la empresa puede tener que invertir en materiales costosos para contener HCL, que es extremadamente corrosivo y potencialmente volátil, especialmente en su fase gaseosa.
Otra empresa que está utilizando hidrólisis ácida concentrada para producir etanol es Etanol BlueFire , con sede en Irvine, CA. La empresa está utilizando ácido sulfúrico, que es un poco más barato que el HCL, para descomponer los azúcares de fuentes celulósicas como los residuos sólidos urbanos y los residuos de madera. John Cuzens, director de tecnología de BlueFire Ethanol, dice que reciclar HCL en forma gaseosa puede ayudar a mejorar los rendimientos de azúcar. Sin embargo, advierte que HCL-Cleantech tendrá que tener en cuenta el mayor riesgo asociado con las posibles emisiones de gas clorhídrico.
Su proceso puede hacer que se escape cloro gaseoso, y el cloro gaseoso corroerá todo el exterior y el interior del reactor, dice Cuzens. Así que las pasarelas de acero al carbono, prácticamente todo lo que tienen que vigilar en la planta.