Главная / Биотоплива второго поколения / Биобутанол

Биобутанол

Благодарим Анну Шуткевич за помощь в переводе этого раздела!

Обзорная статья о биобутаноле  (благодарим за перевод Алексея Криворучко и Марию Пицун)


Биобутанол

Бутиловый спирт (бутанол) C4H9OH — бесцветная жидкость с характерным запахом сивушного масла. Известны нормальный первичный бутиловый спирт СН3 (СН2)3ОН, нормальный вторичный бутиловый спирт СН3СН2СН2 (ОН)СН3, изобутиловый спирт (СН3)2СНСН2ОН, триметилкарбинол (СН3)3СОН. Ядовит.

В промышленности бутанол получают оксосинтезом из пропилена с использованием никель-кобальтовых катализаторов при 130 — 150 °C и 20 — 35 Мпа.

Бутанол начал производиться в 10-х годах XX века с использованием бактерии Clostridia acetobutylicum. Сырьём для производства могут быть сахарный тростник, свекла, кукуруза, пшеница, маниока, а в будущем и целлюлоза.

====================== 

Информация ниже с сайта www.acrylat.ru - смотриться фантастикой, просьба сообщить ваше мнение. 

При ацетонобутиловом брожении из 1 т картофеля можно получить 25 м водорода, 340 кг бутанола и 110 кг ацетона, то есть с 1 га картофельных плантаций - 875 м3 водорода, 12 т бутанола и 4 т ацетона, а из 1 т стеблей сорго - 30 м3 водорода, 114 кг бутанола и 40 кг ацетона, или с 1 га плантаций сахарного сорго - 900 м3 водорода, 3.4 т бутанола и 1.2 т ацетона.

В СССР до конца 70-х годов XX столетия в эксплуатации находилось 4 ацетонобутиловых завода: в городах Грозном, Нальчике, Талица (Свердловской области) и Ефремов (Тульской области). К концу 90-х годов остались Грозненский и Ефремовский заводы.

Ефремовский завод производил до 50 т растворителей (бутанол/ацетон/этанол = 13/4/1) и до 29 тыс. м3 водорода в сутки, или 15 тыс. т растворителей и до 8.7 млн. м3 водорода в год, а Грозненский завод - 74 т растворителей и 43 тыс. м3 водорода в сутки, или до 22 тыс. т растворителей и 12.9 млн. м3 водорода в год. К сожалению, весь образующийся водород в то время выпускался в атмосферу (углекислый газ шел на производство жидкой и твердой углекислоты).

Таким образом, в конце 60-х годов в СССР впервые в мире были созданы промышленные производства биотоплив из биомассы (биоводород, биометан, биобутанол, биоацетон и биоэтанол). Впоследствии, из-за снижения цен на нефть в 80-е - 90-е годы, производство биорастворителей стало неконкурентоспособным.

========================================

Однако, сегодняшняя ситуация на рынке углеводородного сырья заставляет многие компании задуматься о восстановлении утраченных технологий.

В 50-х годах из-за падения цен на нефть начал производиться из нефтепродуктов.

В США ежегодно производится около 1.39 млрд. литров бутанола.

Две крупнейшие транснациональные корпорации мира — DuPont и British Petroleum (BP) — объявили об успехе своего трехлетнего сотрудничества над проектом создания нового вида биотоплива — биобутанола. Осуществление проекта началось в 2003 году. В результате, как ожидается, в конце 2007 года биобутанол начнет производиться и продаваться в Великобритании.

Производство в Британии будет налажено совместно с British Sugar. Для этого будет перепрофилирована фабрика по ферментации биопродуктов в этанол для производства биобутанола.

Биобутанол по своей сути то же самое, что и биоэтанол, но только более калорийный и менее затратный при производстве. К тому же само производство биобутанола с технической точки зрения значительно проще, чем классического этанола. Биобутанол можно производить из кукурузы, пшеницы, сахарной свеклы, сахарного тростника, сорго и ячменя. В будущем для производства биобутанола можно будет использовать и целлюлозосодержащие компоненты сельскохозяйственных культур, такие как сухие стебли кукурузы или солому.


Материалы с сайта компании Dupont:

Биобутанол

Биобутанол — это следующий значительный этап развития биотоплив, применение которого должно удовлетворить росту потребности в экологически безопасном, возобновляемом транспортном топливе.

Биобутанол может добавляться к обычному бензину или бензину, содержащему этанол, он может быть использован в современных автомобильных двигателях, и потенциально его поставка может быть налажена при использовании существующей инфраструктуры поставки топлива.

Преимущества биобутанола

Благодаря низкому давлению паров, биобутанол легко смешивается с обычным бензином.

Энергетическая ценность биобутанола по уровню ближе к таковой для бензина, чем для этанола, т.е. при использовании биобутанола потребители сталкиваются с меньшими компромиссами по экономике топлива — это особенно важно, поскольку сегодня доля использования биотоплива в топливных смесях постоянно
увеличивается.

Биобутанол может добавляться в более высоких концентрациях, чем биоэтанол, при использовании в стандартных автомобильных двигателях. В настоящее время биобутанол может добавляться в бензин в концентрации до 10% v/v в Европе и до 11.5% v/v в США без переделки двигателя.

Он хорошо подходит для современных транспортных средств и двигателей.

Он не требует того, чтобы автомобилестроители шли на компромисс в своей деятельности для выполнения экологических требований.

В смеси биобутанол может использоваться в более высоких концентрациях, чем этанол, не требуя при этом специально адаптированных транспортных средств. В будущем имеется потенциал для увеличения максимально допустимого использования биобутанола в бензине до 16% по объему.

 























В присутствии воды смесь, содержащая биобутанол, в меньшей степени склонна к расслоению, чем смеси этанола/бензина, и потому это позволяет использовать существующую инфраструктуру дистрибуции, не требуя модификаций установок для смешивания, хранилищ или заправок.

Как ожидается, в отличие от существующих биотоплив, биобутанол потенциально может быть транспортирован по трубопроводам; т.е. он может быть быстро добавлен к бензину, и это позволит избежать потребности в дополнительной крупномасштабной инфраструктуре поставки.

Биобутанол имеет множество синергичных свойств с биоэтанолом:

Биобутанол получают из того же самого сельскохозяйственного сырья, что и этанол .е. из кукурузы, пшеницы, сахарной свеклы, сорго, кассавы и сахарного тростника).

Существующие мощности по производству этанола могут быть рентабельно модернизированы под производство биобутанола (необходимы незначительные изменения процессов ферментации и дистилляции).

Существует синергия давления паров биобутанола и бензина, содержащего этанол, что облегчает добавление этанола.

Предложите производителям биомассы и производителям биотоплива право выбора по модернизации производства для получения биомолекул с более высокой стоимостью. Эти усилия сравнимы, и это также облегчит добавление этилового спирта в топливную смесь.

Производство

Для производства биобутанола могут быть использованы обычные типы сырья, такие как сахарный тростник, сахарная свекла, кукуруза, пшеница, кассава и сорго, что поддержит их глобальной распространение.

В будущем появятся способы получения биотоплива из лигноцеллюлозного сырья быстрорастущих энергоемких зерновых культур (например, трав) или сельскохозяйственных отходов (например, стержни кукурузы).

Экологические Преимущества:

В настоящее время компании DuPont и BP проводят детальные расчеты для биобутанола по эмиссионным характеристикам в рамках программ GHG Well-to-Wheel/ Life Cycle Analysis. Предварительные данные говорят о том,
что при использовании одинакового сырья биобутанол дает уменьшение эмиссии, по меньшей мере, на том же уровне, что и этанол.

Низкое давление паров биобутанола (ниже, чем у бензина) означает то, что характеристики давления паров не должны приводить к появлению высоких уровней эмиссии ЛОС .е. нет необходимости ослаблять давление паров).

Преимущества для сельского хозяйства:

— Биобутанол получают из тех же типов сельскохозяйственного сырья, что и биоэтанол .е. из кукурузы, пшеницы и сахарной свеклы/тростника).

— Биобутанол может стать хорошим продуктом для фермеров во всем мире, поскольку он создает новые возможности на рынке для основных продуктов сельского хозяйства, что, таким образом может привести к увеличению нормы прибыли для фермеров.

— Облегчая добавление биотоплив к бензину, либо непосредственно в качестве биобутанола, либо косвенно через синергию биобутанола и этанола, использование биобутанола может привести к расширению рынка биотоплив, а 
также рынков соответствующих сельскохозяйственных продуктов, что таким образом приведет к увеличению нормы прибыли для фермеров.


Пресс-релиз компании

Биологические исследования DuPont и опыт BP в области топливных технологий должны вывести биотопливо нового поколения на рынок

УИЛМИНГТОН (США) и ЛОНДОН, 20 июня 2006 г.

Сегодня компании DuPont и British Petroleum (BP) объявили о создании совместного проекта для разработки, производства и продвижения на рынке нового поколения биологического топлива, чтобы удовлетворить растущий спрос на возобновляемые виды горючего для транспортных средств.

DuPont и BP работают вместе с 2003 г. в области разработки современного биотоплива, которое позволило бы преодолеть те ограничения, которые есть у существующих его видов. Сейчас эта работа подошла к той стадии, когда компании могут вывести на рынок первые продукты. Совместная стратегия компаний заключается в предложении современного биотоплива, которое обеспечит улучшенные возможности по расширению круга источников энергии и ускорит переход к возобновляемым видам топлива для транспортных средств с более низким уровнем выхлопов парниковых газов.

Компании задействовали мирового класса возможности DuPont в области биотехнологии и биопроизводства вместе с экспертизой BP в области топливных технологий и ее рыночными ноу-хау. Объединив свои знания и опыт, компании стремятся к мировому лидерству в разработке, производстве и развитии передового биотоплива, на которое сегодня приходится лишь 2% от используемых в транспортных средствах видов топлива. Текущие прогнозные оценки говорят о том, что биотопливо может стать важной частью рынка горючего для транспорта в будущем, возможно — до 30% на ключевых рынках.

Первым продуктом, который будет выведен на рынок, станет биобутанол, который намечен к выпуску в 2007 г. в Великобритании в качестве биокомпонента для бензина. DuPont и BP работают с British Sugar, дочерним предприятием Associated British Foods plc, чтобы перепрофилировать первое в стране производство по ферментации биопродуктов в этанол для производства биобутанола. Дополнительные производственные мощности, в международном масштабе, будут вводиться в соответствии с требованиями рынка. Уже проводится оценка целесообразности проекта совместно с British Sugar для изучения возможности возведения производственных мощностей большего масштаба в Великобритании.

«Компания DuPont твердо верит в то, что биология поможет нам уменьшить зависимость от ископаемых энергоносителей», — сказал председатель совета директоров и CEO DuPont Чарльз О. Холлидэй. «Сегодня мы наглядно демонстрируем, как уникальная научно-исследовательская мощь DuPont обеспечивает решения, отличающиеся экологичностью, возобновляемостью и отвечающие потребностям реального мира. Биобутанол — это только первое из решений, которое DuPont может предложить, чтобы преобразить мировую экономику за счет усиления роли возобновляемых компонентов и естественных процессов в создании продуктов для лучшего, более безопасного и здорового мира».

«BP давно ищет и предлагает способы снизить выбросы парниковых газов, как на собственных производствах, так и в продуктах, которые мы продаем», — сказал Лорд Браун, генеральный директор BP. «Транспорт — это важная сфера, которой должно уделяться внимание, поскольку на нее приходится примерно 20% выхлопов в мире. В кратко- и среднесрочной перспективе увеличение доли биопримесей представляет собой одну из немногих реальных возможностей кардинальных изменений в этой области в глобальном масштабе».

Обе компании отдают себе отчет в том, что хотя биокомпоненты и показали себя как отличное начало для перехода на биотопливо, и будут играть все большую роль в будущем, существуют проблемы, связанные с расширением их присутствия на рынке, которые требуют решения. В частности, совместимость с существующей системой поставок и распределении топлива, возможности увеличивать концентрацию биокомпонентов в смесях без необходимости модифицировать существующие двигатели и экономия топлива были обозначены как области, требующие улучшения.

Следующее поколение биотоплива поможет достичь этих целей. Биобутанол имеет низкое давление насыщенного пара и его смесь с бензином не столь гигроскопична, что способствует его применению в существующих каналах снабжения и продажи бензина. Есть потенциал для увеличения его доли в смесях с бензином без необходимости модификации транспортных средств, а также он обеспечивает лучшую экономию топлива, чем бензин-этаноловые смеси, повышая топливную эффективность автомобиля и его пробег.

Биобутанол также улучшает показатели этаноловых смесей за счет того, что помимо прочего, он имеет низкое давление насыщенного пара, что снимает одну из проблем, сдерживающую широкое применение этанола в рамках существующих каналов дистрибуции бензина.

Первоначально производство биобутанола будет базироваться на существующей технологии, что позволит вывести его на рынок в кратчайшие сроки. На втором этапе, будет задействован биотехнологический процесс, разработка которого уже идет, обеспечивающий более высокую степень переработки. Производство сможет работать на широком спектре сырья, таком, как сахарный тростник или сахарная свекла, кукуруза, пшеница, маниока и, в будущем — на целлюлозном сырье из быстрорастущих «энергетических культур», таких как травы, или побочных агропродуктов, таких как солома или кукурузные стебли. Поскольку производство биобутанола схоже с производством этанола и использует схожее сырье, существующие этаноловые производственные мощности могут быть модернизированы для выпуска биобутанола.

Биобутанол обеспечит значительные экологические преимущества по сравнению с топливом на нефтяной основе, включая более низкий уровень выбросов парниковых газов в окружающую среду. Биобутанол позволит также сдерживать и, возможно, снизить уровень выхлопов углекислого газа в атмосферу. Это связано с тем, что растения, служащие сырьем для производства биотоплива, поглощают углекислый газ, пока они растут, притом, что полученное из них биотопливо дает при сгорании примерно тот же уровень выхлопов углекислого газа, что и традиционные виды ископаемого топлива. Даже с учетом тех парниковых газов, которые образуются при производстве биотоплива, совокупный эффект все равно слабее, чем при использовании традиционного ископаемого топлива.

Это партнерство отвечает стратегии DuPont направленной на устойчивый рост стоимости акций компании в целом при одновременном снижении воздействия на окружающую среду на всех этапах промышленного производства и распределения. Начиная с семян и средств защиты растений и заканчивая технологиями для биотоплива нового поколения, DuPont предлагает портфолио новых продуктов и преобразований, которые ускорят принятие и распространение биотоплива по всему миру, благодаря бизнес-направлению BioFuels в DuPont. Чтобы осуществить эту стратегию компания проводила передовые исследования в области биотехнологии на протяжении 10 лет. В 2003 г. Агентство по охране окружающей среды США вручило DuPont свою ежегодную Президентскую награду Green Chemistry ( «Зеленая химия») за исследования, приведшие к разработке первого биопродукта компании -Bio-PDOTM. Партнерство с BP расширяет технологические возможности, продемонстрированные Bio-PDOTM, для решения на еще более важной и еще более срочной задачи по разработке биотоплива.

Решение BP выделить значительные ресурсы для расширения доступности биотоплива — это часть стратегии компании по выявлению низко углеродосодержащих или возобновляемых источников энергии будущего. Оно развивает заявление компании о выделении в отдельный бизнес — BP Alternative Energy (Альтернативные источники энергии BP) — разработок по солнечной, водородной ветроэнергетике и турбинам с комбинированным циклом, а также создании биотопливного подразделения в рамках своего бизнеса по нефтепереработке и маркетингу. Также компания недавно объявила о своем намерении финансировать Институт энергии и бионаук при ведущем научном центре, первое такого рода учреждение в мире.

BP — одна из ведущих мировых энергетических компаний, обеспечивающая своих клиентов топливом для транспорта, энергией для тепла и света, предоставляющая им розничные услуги и нефтехимические продукты ежедневного употребления. Компания — крупнейший производитель нефти и газа в США и один из крупнейших нефтепереработчиков. BP принадлежит глобальная сеть из 25000 бензозаправочных станций.

Компания DuPont (www.dupont.com), основанная в США в 1802 году, является одной из крупнейших в мире научных и индустриальных транснациональных корпораций. Отделения DuPont располагаются в более чем 70 странах мира. Компания предлагает широкий выбор товаров и услуг в области сельского хозяйства, питания, электроники, коммуникаций, безопасности и защиты, строительства и дизайна интерьеров, транспорта и одежды.

Более подробную информацию можно найти на сайте проекта (http://www.bpdupontbiofuels.com/).

Интернет-журнал «Коммерческая биотехнология» http://www.cbio.ru/по материалам компании DuPont