Výroba bioetanolu z lignocelulózové fytomasy

Zdeněk Kratochvíl

V roce 1976 byly zahájeny informativní práce v oblasti biotechnologických výrobních procesů. V roce 1997 byla vypracována dokumentace na diskontinuální hydrolýzní zařízení s příslušnými aparáty o kapacitě 10 kg/hod. Hlavním sledovaným produktem byl 2-furankarbaldehyd s praktickou výtěžností 48 - 50 % na vnesené pentozany - pentózu - fural.

V roce 1992 byl založen podnikatelský subjekt Kratochvíl-Bioproces (dále bude používáno značení ZK-Bioproces). Byl stanoven hlavní program činnosti ve výzkumném, vývojovém a ověřovacím procesu zpracování ligno-celulózových materiálů na hydrolýzní cukry, procesem termicko-tlakové hydrolýzy - ZK-Bioproces.

Výzkum, vývoj a ověření zpracování biomasy byl ověřován na "Malotonážním hydrolýzním zařízení" - MHZ-30 a ukončen s dosažením průměrné výtěžnosti 72 až 80% (v prvním technologickém kroku) na vnesené celulózové a hemicelulózové zdroje. Zkoušky probíhaly ponejvíce s využitím upravené pšeničné slámy.

Výrobní cena na hlavních produktů:
při roční zpracovatelské kapacitě 7200 až 8000 tun pšeničné slámy - 1000 kg/hod.
Bioetanol na 1 litr: 0,20 až 0,21 USD
Je reálné dosáhnout cenu pod 0,20 USD/litr.

Do výrobních nákladů jsou rozpuštěny ceny ligninu a zbytkového 2-furalaldehydu a kyseliny octové. Zatím se nepočítá s ekonomickým využitím prodeje kvasnic a CO2.

ZK-Bioproces byl založen v roce 1992, k zajišťování výzkumně-vývojových, ověřovacích a realizačních prací v oblasti zpracování biomasy, zejména pak pro využívání slámy ze zemědělské prvovýroby.

ZK-Bioproces , se soustředil kromě informačního systému, na vypracování autorské dokumentace pro hydrolýzní termicko tlakové zařízení - včetně vlastního topného okruhu. Uvedené Malotonážní hydrolýzní zařízení "MHZ-30", bylo vyrobeno, instalováno a byly zahájeny zkoušky aparátů a funkčnosti celé linky od roku 1991.

Malotonážní hydrolýzní zařízení je kontinuální a skládá se z následujících na sebe navazujících pracovních souborů:
01 Příprava vstupní suroviny
02 Topný ohřevný okruh
03 Hydrolýzní jednotka
- obsah hydrolyzérů 200 litrů, dvou fázová expanze, původní kontinuální dvoustupňový proces, byl po dvou letech upraven na jednostupňovou kontinuální termicko-tlakovou hydrolýzu, s možností rozsahu teplot od 50 do 230°C a dalších potřebných parametrů, včetně mikroprocesorového vybavení pro měření a regulaci výrobního procesu, která v tomto kompaktním pojetí má evropskou originalitu.

Jejím technickým jádrem je vyřešení plnícího, případně převáděcího kontinuálního lisu, umožňující dopravu suspenzí a materiálů, které jsou na rozhraní mezi tekutinami a partikulárními látkami, do protitlaku 3 MPa.
04 Separace - filtrace roztoku hydrolýzních cukrů od ligninové a nezreagovaní celulózové fáze
05 Separace parní fáze po expanzi
- furalová zbytková směs, kyselina octová ....., linka je vybavena potřebnými výměníky a rovněž rektifikační kolonou.

Celková hmotnost souborů linky činí cca 5000 kg. Podařilo se zajistit kontinualizaci výrobního procesu a průchodnost suspenze hydrolýzním zařízením.

V průběhu posledních dvou roků byly práce ZK-Bioproces soustředěny na splnění těchto hlavních cílů: zvýšit výtěžnost cukrů při hydrolýze lignocelulózové fytomasy, určit optimální fyzikálně technické parametry pro hydrolýzu různých druhů fytomasy.

Při dosažení výše uvedených výsledných parametrů zahájil ZK-Bioproces, přípravné práce na zpracování "vzorového-realizačního projektu" se zpracovatelskou kapacitou 1000 kg/hod.

Odkaz