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Éthanol bon marché de pneus et déchets
Hier à la Salon international de l'auto d'Amérique du Nord à Détroit, General Motors a annoncé un partenariat avec Coskata de Warrenville, IL, une nouvelle entreprise qui prétend pouvoir fabriquer de l'éthanol à partir de copeaux de bois, d'herbe et de déchets, y compris de vieux pneus, pour un dollar le gallon. C'est nettement moins que ce qu'il en coûte pour fabriquer le biocarburant à partir de grains de maïs, qui est la source de presque tout l'éthanol fabriqué aux États-Unis.
Fibres combustibles : Un faisceau de fibres creuses est au cœur d'un nouveau procédé de fabrication d'éthanol à partir de sources autres que le maïs. Les matières organiques sont chauffées pour former un mélange d'hydrogène, de dioxyde de carbone et de monoxyde de carbone. Lorsque le bioréacteur illustré est en fonctionnement, les gaz traversent le centre des fibres et alimentent les bactéries qui se développent à l'extérieur. Les bactéries transforment les gaz en éthanol.
Les dirigeants de Coskata, qui jusqu'à l'annonce avaient gardé l'existence et la technologie de l'entreprise secrètes, disent avoir développé une approche hybride impliquant à la fois des processus thermochimiques et biologiques pour la fabrication d'éthanol. Jusqu'à présent, la plupart des chercheurs se sont concentrés sur le développement de méthodes thermochimiques ou biologiques. Coskata affirme qu'en plus d'être moins cher que les autres procédés de production d'éthanol en cours de développement, sa technologie utilise moins d'énergie et d'eau.
GM apportera un soutien financier, technique et marketing à Coskata pour l'aider à étendre son processus, ce qui jusqu'à présent n'a été démontré qu'à l'échelle du laboratoire. Coskata achève une installation de production d'éthanol à l'échelle pilote et annoncera l'emplacement d'une installation de 40 000 gallons par an et d'une usine à échelle commerciale de 100 millions de gallons par an plus tard cette année.
Coskata rejoint un certain nombre d'autres entreprises à la recherche de moyens de fabriquer des biocarburants à partir de sources alternatives. Un nouveau mandat fédéral, promulgué à la fin du mois dernier, prévoit la production de 36 milliards de gallons de biocarburants d'ici 2022 ; de ce montant, 21 milliards de gallons doivent provenir de sources autres que le grain de maïs. Mais jusqu'à présent, la technologie pour fabriquer de l'éthanol à partir de ces matières premières n'a pas été prouvée commercialement.
Le processus Coskata commence par la gazéification, une technologie bien connue qui consiste à chauffer une large gamme de matières organiques jusqu'à ce que leurs composants se dissocient et forment un gaz de synthèse, un mélange d'hydrogène, de monoxyde de carbone et de dioxyde de carbone. Ensuite, au lieu d'utiliser des catalyseurs chimiques pour convertir le gaz de synthèse en divers alcools comme cela se fait dans les procédés conventionnels (voir Breaking Ground on Cellulosic Ethanol ), Coskata utilise de nouvelles souches de bactéries pour le convertir en éthanol. L'éthanol étant le seul produit, la technique donne un meilleur rendement global que les procédés catalytiques. Les bactéries sont également plus faciles à manipuler que les catalyseurs à certains égards. Par exemple, ils ne sont pas aussi précis sur le rapport des gaz dans le gaz de synthèse. Il est théoriquement possible de nourrir notre organisme exclusivement de monoxyde de carbone et il produira de l'éthanol à partir de celui-ci, explique Richard Tobey, vice-président de la R&D et de l'ingénierie chez Coskata. Vous ne pouvez pas faire cela avec les approches catalytiques.
Le système hybride permet d'utiliser une alternative à l'étape de distillation classique utilisée dans la production d'éthanol ; la version Coskata utilise deux fois moins d'énergie. Dans ce processus alternatif, appelé perméation de vapeur, la vapeur d'eau et d'éthanol traverse une membrane tubulaire. À la fin, presque toute l'eau a été éliminée, laissant derrière elle de l'éthanol pur à 99,7 %. Les procédés de fermentation ordinaires produisent un bouillon d'eau et d'éthanol plein de biomasse transformée qui obstruerait une telle membrane.
Au moins une autre entreprise a essayé une approche hybride pour fabriquer de l'éthanol : la société de biocarburants BRI Energy a trouvé des bactéries similaires capables de traiter le gaz de synthèse. Mais Andy Aden, chercheur principal enquêtant sur l'éthanol cellulosique au National Renewable Energy Laboratory à Golden, CO, dit qu'un problème avec de telles approches est qu'il a été difficile de rendre le gaz de synthèse accessible aux bactéries, car le gaz de synthèse ne se dissout pas facilement dans l'eau. . Coskata a résolu ce problème avec une nouvelle conception de bioréacteur dans laquelle les bactéries se développent dans des biofilms denses à l'extérieur des fibres creuses. Le gaz de synthèse est pompé à l'intérieur de ces fibres et se diffuse à travers elles directement vers le biofilm. Aden dit que l'approche du biofilm semble prometteuse, bien qu'il prévienne que de tels systèmes ont été difficiles à mettre à l'échelle à l'échelle commerciale.
Bien que Coskata affirme que son procédé peut fonctionner avec une très large gamme de matières premières, en pratique, il pourrait être mieux adapté à des matériaux spécifiques. Je pense que cela fonctionnera très bien pour les matériaux ligneux et peut-être presque uniquement bien pour les déchets solides municipaux et certains de ces autres déchets à haute teneur en carbone, comme les pneus, explique Bruce Dale, professeur de génie chimique et de science des matériaux à la Michigan State University. Mais il dit que les approches biologiques pourraient mieux fonctionner avec des matières premières telles que le panic raide.
Jusqu'à présent, l'entreprise ne produit de l'éthanol que quelques gouttes à la fois. L'économie du procédé à l'échelle commerciale dépendra d'un certain nombre de facteurs, notamment du coût de la matière première et du bon fonctionnement du système dans les plus grands bioréacteurs.