Mathematical Modelling of Acid Hydrolysis and Fermentation in a Wood-To-Ethanol Process
VAD ÄR UTMANINGEN?Världens beroende av fossila bränslen är mycket stor. I synnerhet gäller detta inom transportsektorn där fossilbaserade drivmedel dominerar samtidigt som konsumtionen stadigt ökar med fler fordon och ökande omfattning av varutransporter. Detta tillsammans med krympande oljetillgångar och hotande klimatförändringar p g a fossil CO2 innebär att behovet av alternativa drivmedel är stort. Ett närliggande bränslealternativ för dagens motorkonstruktioner och som också passar väl in i dagens infrastruktur för drivmedelsdistribution är etanol. Etanol kan framställas från förnyelsebar biomassa genom jäsning av socker och innebär därmed också reducerade utsläpp av fossil koldioxid. Idag framställs etanol genom jäsning av socker eller hydrolyserad stärkelse, s k första generationens etanol. Fortfarande finns ett utrymme för expansion av etanolproduktion baserad på agroråvaror och framförallt sockerrör men tillgången på dessa råvaror kommer att utgöra en begränsning. Produktionspotentialen ökar dramatiskt om socker kan tillgängliggöras genom hydrolys av cellulosafraktionen i växter och restprodukter. Denna hydrolys kan utföras både kemiskt med syra eller biokemiskt med enzymer. Hydrolyssteget är i sig en komplex process som kräver vidareutveckling men också bara ett delsteg i en än mer komplex totalprocess från råvaruintag till färdig etanol. Eftersom delprocesstegen är starkt kopplade och påverkar varandra är det viktigt att processen studeras i sin helhet. En förutsättning för lönsam produktion av cellulosabaserad etanol i stor skala är en process med hög tillgänglighet där också sidoströmmarna processas till nyttiga produkter. Sekab i Örnsköldsvik arbetar med utveckling och uppskalning av teknik för etanol från lignocellulosa framförallt skogsbaserad råvara. En etanolpilotanläggning som omfattar alla delsteg från råvara till destillerad etanol har uppförts med stöd från framförallt Energimyndigheten och regionala EU-medel. Anläggningen är flexibelt designad för att studera olika integrerade processlösningar. Anläggningen genererar realistiska data från kontinuerlig drift som underlag för vidare uppskalning av tekniken till storskaliga kommersiella produktionsanläggningar .
HUR KAN PROJEKTET BIDRA TILL EN LÖSNING?
Eftersom produktionen av etanol från lignocellulosa består av flera processteg som är starkt kopplade till varandra är det viktigt att studera hela systemet för att undvika suboptimeringar av enskilda steg. Genom att utveckla en matematisk modell, baserad bl a på resultat från etanolpiloten, där relationssambanden mellan processtegen finns med kan olika processlösningar studeras. Modellerna är värdefulla för såväl utvärdering och systematisering av gjorda försök som för identifiering av frågeställningar och design av nya studier i piloten, allt med syfte att designa en lämplig produktionsprocess för en fullstor anläggning.
VILKA KOMMER ATT HA NYTTA AV RESULTATEN?
Ingenjörer och forskare som arbetar med utvecklingen och uppskalning av integrerade processer för produktion av etanol från lignocellulosa är direkta avnämare. I förlängningen bidrar projektet till ett samhälle med hållbar drivmedelsproduktion baserad på en förnyelsebar råvara tillgänglig i världens cellulosainnehållande växter eller restprodukter i enorma kvantiteter.
