비 황산을 이용한 로투스 바카라 에탄올 생산 벤치 공장의 전임 작동

바카라 커뮤니티 (Yoshikawa Hiroyuki 회장) (이하 "AIST"라고 불리는) Biomass Research Center [연구 센터 Sakanishi Kinya]는 업계-아카데미아 정부 협업 프로젝트 "AIST산업 변화 연구 이니셔티브중 하나" (이하 "산업 변화 이니셔티브"라고하는 이하)스프레드 가능한 로투스 바카라 매스에탄올 연료 생산 공장의 개발 시연, "통합 에탄올 연료 생산 공장을위한 벤치 공장AIST Chugoku Center (Kure City, Hiroshima 현)내에 구성되었습니다 제조 공정의 데모 테스트가 시작되었습니다

이번에는이 회사는 AIST에 의해 고안되고 연구 된 로투스 바카라 매스 원자재의 전처리 기술에 중점을 둔 환경에 미치는 영향을 미칩니다비 황산 방법를 사용하여 통합 된 에탄올 연료 생산 공장으로 개발 및 설치되었습니다 시험 실행 중에, 원료에서 에탄올 연료까지의 일관된 생산이 수행 될 수 있음을 확인했다 앞으로, 우리는 완전히 운영 될 것이며 다양하고 음식과 경쟁하지 않을 것입니다셀룰로오스 기반 로투스 바카라 매스침엽수 나무, 나무, 빨대 등 (기타 로투스 바카라 매스라고 함)을 사용하여 에탄올 연료 생산 기술을 보여줍니다

이 플랜트에서 얻은 경험적 데이터를 기반으로 한 경제 평가,수명주기 평가, 그리고 전체 프로세스를 개선함으로써 지속 가능한 사회를위한 산업화 시나리오를 작성하고자합니다

이 프로젝트는 2007 년 12 월부터 2011 년 3 월까지 약 3 년 반 동안 구현되었습니다 (2008 년 1 월 31 일 발표)

또한 일부 벤치 플랜트는 NEDO (New Energy and Industrial 및 Industrial Technology Development Organiz)의 주요 연구 결과를 사용합니다

그림 1 : 비 황산 방법을 사용한 로투스 바카라 에탄올 생산 공장

아시아 지역의 최근 경제 성장, 석유에 대한 수요 증가, 원유 공급 및 점점 더 심각한 지구 온난화 문제에 대한 응답으로 전 세계 국가는 에너지를 사용하여 원유에 대한 수요를 보완하고 있습니다재생 에너지로투스 바카라 연료에 대한 기대치가 상승하고 있습니다

일본에서는 로투스 바카라 연료 소개의 목표 가치가 지구 온난화에 대한 대응에 대한 대응을위한 교토 프로토콜 목표 달성 계획을 위해 설정되었으며, 로투스 바카라 매스와 일본의 포괄적 인 전략과 새로운 국가 에너지 전략의 장기적인 관점에서 로투스 바카라 연료 도입 전략을 공식화해야 할 필요성이 지적되었습니다 또한, 로투스 바카라 연료, 특히 아시아 국가에서 로투스 바카라 연료의 개발 및 도입에 관한 갑작스런 움직임과 함께 에너지 정책의 중요한 문제 중 하나가되었습니다

휘발유를 로투스 바카라 연료 중 하나 인 Bioethanol로 대체하여 CO₂감소 효과는 수명주기 평가 (LCA)에 의해 명확하게 표시됩니다 그러나 브라질과 미국에서는 사탕 수수와 옥수수를 사용한 에탄올 생산이 급격히 증가하여 음식과 가축 사료 가격을 높여 주요 사회적 문제가되었습니다 한 가지 해결책은 음식과 경쟁하지 않는 목재 및 쌀 빨대와 같은 셀룰로오스 자원에서 로투스 바카라 에탄올을 생산하는 것입니다

셀룰로오스 기반 자원에서 에탄올 연료를 전환하는 기술로 이미농축 황산 방법YA희석 황산 이화 방법및희석 황산/효소 천공 방법의 데모 | 진행 중입니다 그러나 이러한 방법은 황산을 사용하기 때문에 폐기물 처리 및 환경 부담과 관련된 비용이 필수적이며 비용 절감 및 에너지 전환 효율에는 한계가 있다고합니다 따라서, 황산을 가능한 한 많이 사용하지 않는 셀룰로오스 기반 로투스 바카라 매스를 사용하여 에탄올 생산 공장 기술을 개발하고 입증하는 것이 중요합니다

이러한 요인에 따라 AIST는 산업 변화 이니셔티브 프로젝트에서 셀룰로오스 로투스 바카라 매스를 사용하여 중소형 에탄올 연료를위한 통합 제조 방법을 개발했습니다

AIST 로투스 바카라 매스 연구 센터에서 개발 된 독특한 방법을 보여주기 위해, 비 황산 기반의 통합 제조 벤치 플랜트 (200kg의 목재를 처리)가 구성되었습니다

이 벤치 플랜트는 비 황산 기반의 저 에너지 전염병 기술 및 기본 기술을 최적화함으로써 에탄올 수율 및 폐기물 액체 처리에 어려운 황산을 사용하지 않고 고유 한, 고효율 및 저 효율성 및 저 효율성 및 환경 공장 공정을 사용하여 에탄올 연료의 생산을 입증하는 것을 목표로합니다

AIST가 저에너지 전처리 기술로 개발했습니다열수 치료기술 및습식 기계 화학적 처리기술과 결합 이 전처리에서, 셀룰로오스 사카 화 효소 (Cellulase)가 개선되었으며 효소 천공 속도가 크게 개선되었습니다

전체 프로세스의 경제학에 중대한 영향을 미치는 효소 사카 화 과정의 비용 성능을 향상시키기 위해필레와 같은 곰팡이식물에서 수행되었습니다 사용 된 필라멘트 곰팡이는 Acremonium 및 Celluloliticus, AIST에 의해 분리되고 자란 고도로 셀룰라아제 생성 박테리아 인 셀룰로 리아 쿠스를 포함한다

이런 식 으로이 벤치 플랜트는 자체 기술을 기반으로 일본 최고의 기술을 결합하고 원료 칩 수용에서 200kg/배치의 로투스 바카라 매스 원료 규모로 절대 에탄올 생산에 이르기까지 모든 것을 처리합니다

이 식물은 대략 5 단계로 나눌 수 있습니다 거친 분쇄 단계, 열수 처리 단계, 미세 분쇄 단계, 천골화/발효 단계 및 증류/탈수 단계

• 거친 분쇄 과정
  

  거친 분쇄기

  습식 커터 밀

  습식 커터 밀 처리

  원료, 목재 칩 및 쌀 빨대는 거친 분쇄기를 사용하여 약 3mm로 분쇄됩니다 또한 절단기 공장은 크기를 08mm 미만으로 줄입니다

• 열수 처리 과정
  

  열수 처리 장치

  습식 절단기 공장으로 처리 된 원료는 목재를 부드럽게하기 위해 열수 처리 장치 내부의 온도 및 압력 을가합니다 이 식물에서, 반응은 150-180 ℃ 및 약 05 MPa의 조건 하에서 수행된다
• 미세 연삭 과정
  

  습식 디스크 밀

  습식 디스크 밀 처리

  열수 처리 된 원료는 습식 디스크 밀을 사용하여 추가 분쇄됩니다 이 처리는 원료의 섬유를 느슨하게하여 효소에 의해 쉽게 사라질 수있게한다 이 처리 후 접착 된 원료는 약 5%의 고형 함량을 가지며, 천골화 및 발효 과정에서 사용되는 농도가 낮다 따라서, 고체는 고체가 약 20%에 도달 할 때까지 원심 분리 탈수기를 사용하여 탈수된다 탈수 후, 처리 된 생성물은 점토와 유사해진다
• Saccharification and Permentation Process
  

  주요 천공/발효 탱크

  2000 l 셀룰로오스의 효소 사카 화를 수행하는 셀룰라아제를 생성하는 필라멘트 곰팡이를위한 배양 탱크, 에탄올 발효를위한 효모 배양 탱크가 주요 천골화 및 발효 탱크와 함께 설치됩니다
  주요 saccharification/permentation 탱크에서, 미세하게 분쇄되고 탈수 된 원료 및 필라멘트 곰팡이 배양 액체가 혼합되어 필라멘트 곰팡이 세포를 생성합니다Hemicellulase를 사용하여 saccharified입니다 이어서, 효모 배양 용액을 용액에 첨가하고 에탄올 발효를 수행한다
• 증류 및 탈수 과정
  

  1 차 증류 장치

  2 차 증류 장비/막 탈수기

  반응 후 발효 액체는 1 차 증류 장치로 직접 전달되고 증류된다 생성 된 증류 생성물은 2 차 증류 장치 및 막 탈수 장치를 통해 995% 이상의 로투스 바카라 에탄올로서 추가로 생산된다
  증류 잔류 물에 함유 된 리그닌은 또한 화학 원료이며 Carbon Black의 대체물 (200929 AIST Press 발표) 등을 사용하는 것을 고려하고 있습니다
  

   

이 공장을 설계 할 때, 우리는 특히 전처리 기술의 선택에 관한 경제적 평가를 수행하고 있습니다 그림 2는 이전 ART 농축 황산 방법, 희석 황산/천공 방법 및 비 설 푸르 산 기반 분쇄 (Ball Mill 또는 습식 디스크 밀)/saccharification에 필요한 에너지를 보여줍니다

그림 2 : 각 전처리 기술에 필요한 에너지 (그러나 에너지 잔류 물의 열 회수 또는 에너지 사용은 포함되지 않습니다)

두 개의 최전선 아르 아황산 방법 중에서, 농축 황산 천골화 방법은 산 회복에 필요한 총 에너지의 3 분의 2를 차지한다 또한, 산 회복은 희석 된 황산/천공 방법에 기록되지 않으며, 필요한 에너지는 농축 황산 천골화 방법의 약 절반이다 이는 처리 후 희석 된 황산이 석회로 중화되어 석고를 형성 한 다음 그대로 배치하기 때문입니다

반면, 두 가지 방법 인 비 설 푸르 산 방법은 황산 방법보다 전처리와 관련된 에너지가 훨씬 높습니다 특히, 볼 공장을 사용하는 과정에서 전처리에 필요한 에너지는 전체의 거의 80%입니다 또한 볼 밀 대신 습식 디스크 밀을 사용하면 필요한 에너지가 크게 줄어들 수 있으므로이 플랜트에서 습식 디스크 밀을 사용했습니다

습식 디스크 공장을 사용한 전처리 기술은 희석 황산/천공 방법과 거의 동일한 수준의 에너지를 가지며 황산이 사용되지 않기 때문에 석고는 배출되지 않습니다 또한, 현장 효소 생산의 채택은 시스템의 경제성을 더욱 향상시키는 것으로 나타났습니다

외부 조직과의 협력 및 협력하에, 우리는 초등학교 기술에 대한 평가를 개별적으로 수행 할 것이며, 동시에, 우리는 특히 플랜트 시스템 및 상업화를 담당하는 민간 기업과의 강력하고 긴밀한 협력을 통해 시장화 시나리오와 실제 공장의 설계를 구현하고 2011 년 회계 연도의 실용적인 공장을 고려할 것입니다 이것은 해외를 확장하기 위해 셀룰로오스 로투스 바카라 매스로 만든 재생 에너지 산업의 창출에 기여할 것입니다

그림 3 연구 연도 개발

일본에는 셀룰로오스 기반 원료를 안정적으로 고정시킬 수있는 지역이 제한되어 있으며 쌀 빨대와 같은 계절에 집중되어 있기 때문에 크고 안정적인 공급의 관점에서 원료로 다양한 셀룰로오스 기반 로투스 바카라 매스를 사용하는 것이 중요합니다

이 시연 테스트 에서이 회사는 생산 공장의 일부를 원료 생산 지역으로 운반하는 현지에서 생산되고 현지에서 생산 된 에탄올 연료 및 모바일 유형 제조 방법과 같은 제조 공장 공정을 개발하고 로투스 바카라 매스 원자재의 유형 및 축적 상황에 유연하게 적응할 계획입니다

또한, 임업 연구소와 협력하여 원자재 공급 및 활용 모델을 구축 할 것이며, 연료 성능 평가를 통해 고품질의 고성능 에탄올 연료를 생산할뿐만 아니라 에탄올 생산에서 경제 및 수명주기 평가까지 다양한 비용을 줄이려고 시도 할 것입니다 이것은 셀룰로오스 로투스 바카라 매스를 통해 재생 에너지 산업과 공장 산업을 창출 할 것입니다

◆ 산업 변화 연구 이니셔티브

 

이것은 혁신을위한 시나리오 중심의 연구 및 개발을 수행하는 산업-아카데미아 정부 협업 프로젝트이며, 산업 기술 건축가의 리더십하에 운영 될 예정이며, 기술의 "악몽 (Death of Death)"과 사회를 만들기 위해 새로운 산업을 만들기위한 새로운 산업을 목표로하고 있습니다[참조로 돌아 가기]

◆ Grawn Biomass

 

다양한 셀룰로오스 로투스 바카라 매스를 나타내는이 프로젝트의 동전 용어 그것은 나무, 잔디, 빨대 및 해초와 같은 모든 식물을 말합니다 또한 로투스 바카라 매스는 재생 가능한 유기 에너지 및 자원 (화석 자원 제외)을 말합니다[참조로 돌아 가기]

◆ 비 황산 방법

 

목재와 같은 로투스 바카라 매스에서 에탄올을 생산하려면 셀룰로오스 또는 헤미 셀룰로스를 구성 설탕으로 가수 분해하고 발효해야합니다 천체화 방법은 산성 차저화 방법 및 효소 천골화 방법을 포함하지만, 비 황산 방법은 반응성을 향상시키기 위해 전처리 된 로투스 바카라 매스가 효소를 사용하여 천골화되는 과정을 사용한다[참조로 돌아 가기]

◆ Celulose 기반 로투스 바카라 매스

 

나무, 잔디 및 빨대와 같은 로투스 바카라 매스는 셀룰로오스를 주요 성분으로 함유합니다 셀룰로오스는 가장 흔한 탄수화물, 식물 세포벽 및 섬유의 주요 성분입니다[참조로 돌아 가기]

◆ 수명주기 평가 (LCA)

 

이것은 제품과 관련된 자원 수집에서 제조, 사용, 폐기 및 운송에 이르기까지 모든 단계를 통해 환경 영향을 정량적으로 객관적으로 평가하는 방법입니다[참조로 돌아 가기]

◆ 재생 가능 에너지

 

석유 및 석탄과 같은 화석 연료와 달리 자연 환경에서 반복 현상에서 추출 된 에너지에 대한 일반적인 용어는 유한하고 고갈의 위험입니다[참조로 돌아 가기]

◆ 농축 황산 방법

 

산성 천공 방법 중 하나로서 농축 황산을 사용한 saccharification의 방법 나무의 주요 성분 인 셀룰로오스 및 헤미 셀룰로오스는 동시에 짧은 시간에 사카 화 될 수 있지만, 반응 조절은 생성 된 포도당 등의 과도를 억제하는데 중요하다[참조로 돌아 가기]

◆ 디지털 황산 이화 방법

 

산 세카 화 방법 중 하나를 사용하여 희미한 황산을 사용하여 헤미 셀룰로오스가 사카 화 된 방법, 천골화 액체 및 나머지 고체 셀룰로오스는 분리되고, 셀룰로오스는 상이한 조건 하에서 희미한 황산을 사용하여 사카 화된다[참조로 돌아 가기]

◆ 희석 황산/효소 천공 방법

 

희석 황산으로 천공 후 hemicellulose를 세방하기 위해 효소를 사용하는 방법[참조로 돌아 가기]

◆ 열수 치료

 

산과 같은 효과를 가진 압력 가열 된 물로 목재와 같은 로투스 바카라 매스를 처리하는 방법 헤미 셀룰로스는 약 200 ℃에서 선택적으로 가수 분해되고, 260 ℃ 이상에 도달하면 나머지 셀룰로오스는 가수 분해된다[참조로 돌아 가기]

◆ 습식 기계 화학적 처리

 

물질이 물과 같은 배지에 분산되는 동안 기계적 분쇄가 수행되는 처리 방법을 지칭하고 물질에서 화학적 결합의 형성 및 절단과 같은 화학 반응을 수행합니다[참조로 돌아 가기]

◆ 셀룰라아제 (셀룰로스 글리코 실화 효소)

 

목재의 주요 성분 인 셀룰로오스를 가수 분해하는 효소에 대한 일반적인 용어 (포도당)를 생산합니다[참조로 돌아 가기]

◆ 필레와 같은 곰팡이

 

금형 유형 특정 필라멘트 곰팡이는 다량의 글리코 실화 효소 (예 : 셀룰라아제 및 헤미 셀룰 라제)를 생성 할 수 있습니다[참조로 돌아 가기]

◆ Hemycellulase

 

설탕을 생산하기 위해 목재와 같은 보조 성분 인 헤미 셀룰로스를 가수 분해하는 효소에 대한 일반적인 용어[참조로 돌아 가기]