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Une percée dans la production du combustible organique de la seconde génération – biobutanol

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La seule manière de diminuer l'émission de CO2 sans empirer la qualité de la vie des personnes est d'employer des sources d'énergie renouvelables.

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Pourquoi biobutanol ?

La dégradation environnementale dicte partout dans le monde inévitablement de nouvelles règles du jeu et détermine des conditions de plus en plus strictes aux matières employées, en particulier, au carburant. C'est pourquoi la fabrication du combustible organique liquide est devenue l'une des priorités stratégiques dans le développement économique de beaucoup de pays européens, Etats-Unis, Brésil, et d'autres états. Selon des études effectuées par BP, la consommation du monde de l'énergie produite à partir de la biomasse augmentera par plus de deux fois d'ici 2035. Et un des produits les plus attrayants et les plus prometteurs sur le marché de se développer est biobutanol.

Butanol peut être fabriqué du combustible fossile (synthèse chimique) et de la biomasse (biosynthèse).

Butanol construit de la biomasse désigné généralement sous le nom du biobutanol, bien qu'il ait les mêmes caractéristiques physiques et chimiques en tant que butanol manufacturé par la méthode traditionnelle. La seule différence est que la combustion du BIObutanol ne mène pas à l'émission supplémentaire du dioxyde de carbone. Butanol est actuellement considéré comme carburant de la seconde génération. Il est plus efficace et a un certain nombre d'avantages comparés à l'éthanol. En outre, la fabrication de biobutanol semble bon raisonnable économique considérant un certain nombre de raisons suivantes :

- Les propriétés physiques du biobutanol sont semblables à ceux de l'essence ; donc utilisant le biobutanol n'exige pas la modification de moteur de voiture.

- Le Biobutanol peut être employé dans les mélanges avec l'essence, ou à l'avenir complètement la remplacer tandis que l'éthanol peut seulement être employé comme additif à l'essence.

- Le Biobutanol a une intensité énergétique plus élevée comparée à d'autres types alternatifs de combustible organique (en particulier, éthanol), donc il est plus rentable.

- Le Biobutanol a moins d'activité de corrosion que l'éthanol, et son mélange avec l'essence est moins susceptible d'une couche en présence de l'eau, donc butanol peut être transporté par les canalisations existantes.

- Utilisant le biobutanol est plus sûr comme son évapore 6 fois moins volatil qu'éthanol et 13,5 fois qu'essence.

- La fabrication de Biobutanol aide à résoudre des problèmes liés à l'infrastructure d'offre d'hydrogène.

- Une fois brûlé, le biobunanol ne produit pas des oxydes du soufre ou de l'azote qui donnent un avantage environnemental supplémentaire significatif.

Beaucoup de sociétés ont déjà placé les fonds considérables pour développer la technologie de la production de biobutanol. Cependant, le but n'est pas atteint encore… Une des raisons est que les matières premières supposées pour la production de biobutanol sont des sources de nourriture (grain, maïs) qui a inévitablement comme conséquence la croissance des prix alimentaires. L'utilisation des sources non-alimentaires en tant que matières premières, telles que des tiges de maïs, paille des céréales, bagasse, de diverses espèces d'arbre mène à la complication considérable de la technologie qui rend la production peu lucrative.

Fabrication de Biobutanol

La technologie manufacturière de Biobutanol est unique et liée à un certain nombre de questions à résoudre. Notre équipe, ainsi que des scientifiques, a pris la partie active à l'étude de technologie pour la production de biobutanol à partir des matières premières contenant la cellulose.

Notre équipe a eu une tâche difficile – d'effectuer l'équipement moderne pour le complexe scientifique et expérimental de SRI, y compris son installation et démarrage. L'équipe a dû choisir parmi l'équipement de laboratoire a offert sur le marché l'équipement qui répondrait aux critères suivants :

- rendement élevé ;

- coûts de maintenance minimaux ;

- facilité d'emploi ;

- l'espace nécessaire de minimum.

Pour effectuer la culture parallèle afin de déterminer des paramètres technologiques optimaux, nous avons proposé d'employer une ligne des fermenteurs autoclavables de laboratoire. Une des caractéristiques de nos fermenteurs est que le processus de fermentation est commandé du clavier d'ordinateur personnel. Elle laisse facilement commander et maintenir des paramètres principaux de la fermentation. De plus, nous avons réinoculé la culture pour piloter des fermenteurs. Nos fermenteurs ont laissé déterminer des états optimaux de culture et assurer la sortie maximale de la biomasse avec le contenu à haute valeur protéique.

On aussi bien a installé une ligne des fermenteurs pilotes de stériliser-dans-endroit (10-50-200 litres) jointifs sous un contrôleur simple pour étudier la possibilité d'échelle vers le haut des processus et pour déterminer des régimes technologiques optimaux de production de biobutanol. Le programme de contrôle automatique était constamment comparant et ajustant des paramètres de culture à chaque étape qui a laissé maintenir les paramètres réglés de culture et déterminer l'heure optimale d'apporter des modifications nécessaires dans des paramètres de processus.

À l'étape de la séparation de dissolvants, il était nécessaire de séparer l'eau du produit de cible. Utilisant le laboratoire de CEPA la centrifugeuse était une solution idéale de cette question comme cette centrifugeuse fonctionne plus rapidement que ses analogues et prend moins d'espace qui est un facteur déterminant pour le laboratoire.

Beaucoup de déchets de distillerie sont demeurés après séparation de produit de cible (dissolvants) peuvent être employés pour obtenir un produit précieux d'alimentation ensuite

culture des micro-organismes particulièrement choisis.

Pour obtenir le produit sec final d'alimentation des déchets de distillerie, nous avons fourni plusieurs dessiccateurs :

- dessiccateur de gel d'ilShin. Le dessiccateur de gel, proposé par nous, laisse assurer l'excellente qualité du produit nécessaire à la durée de processus minimale qui facilite la minimisation de coûts.

- Dessiccateur de jet d'Anhydro. Le dessiccateur de jet laisse effectuer le contrôle de qualité complètement automatique à la productivité plutôt élevée (5-7 litres par heure). Ce dessiccateur a la consommation basse d'énergie, longue durée de vie et est facile à maintenir.

Une des tâches les plus importantes avec succès résolues par l'équipe d'experts était sélection de régime optimal du processus constant de mise en oeuvre de la fermentation acétone-butylique qui aurait la productivité spécifique élevée et la plus grande concentration des dissolvants dans le milieu. Le point était que le produit de fermentation de cible – biobutanol – est un métabolite de cellules qui empêche l'activité des cellules de producteur de biobutanol – clostridium acetobutylicum – si sa concentration dans le milieu dépasse des valeurs- seuil. Nous avons choisi un dispositif unique pour ce cas – EloTrace, rendu par Biotronix Gmbh, l'Allemagne, qui laisse faire la surveillance constante des cellules de micro-organismes en cours de fermentation en mesurant leur activité métabolique suivre la méthode électro-optique, et pour répondre promptement à tous les changements. Ceci, à son tour, a mené à la diminution des coûts de production, augmentation de sortie de produit de cible et, en conséquence, à l'augmentation de la rentabilité de production.

L'addition de cytodermIn d'usine à l'équipement de matériel du laboratoire, le processus du développement des technologies avait exigé pour engager l'expérience et la connaissance des experts de divers champs de la science. Travaillant ensemble, les scientifiques et les experts avaient résolu beaucoup de problèmes sans lesquels l'obtention de la technologie serait impossible. Le point est que la difficulté principale en employant le bois comme matière première pour la fabrication du biobutanol est que la paroi cellulaire contient la lignine liée aux fibres de cellulose. La lignine est un polymère et un composant non-hydrolyzable du bois qui empêche le travail efficace des ferments. Les scientifiques ont développé un traitement préparatoire cellulose-contenant de matières premières de méthode innovatrice utilisant des ferments des champignons sur lesquels la cellulose est presque totalement décomposée en sucres simples. Cette méthode laisse éviter l'utilisation des réactifs chimiques agressifs (tels que l'acide sulfurique) et apparaître d'une énorme quantité de boue qui est émergée sur l'approche traditionnelle.

En outre, la lignine, a reçu comme sous-produit, est une matière première prête pour obtenir plus loin des matériaux, des granules de carburant, des enterosorbents, etc. polymères. Ceci, à son tour, mène à l'augmentation de la rentabilité de production.

La difficulté principale en résolvant cette tâche était sélection du complexe de ferment le plus efficace, de la tension de producteur et de l'exécution de processus correspondante qui assureraient des conditions de cultivation optimales.

Le résultat ? Naturellement, combustible organique. Et aussi travail difficile mais très intéressant qui a exigé le plein engagement et a permis aux experts de notre société de gagner une expérience inestimable et de nouvelles connaissances. La technologie développée a laissé non seulement produire le combustible organique, qui coûte beaucoup moins que ses analogues font, mais également résoudre le problème de la récupération de déchets et diminuer l'intensité énergétique de la production.