शराब ईंधन मिश्रित करने के लिए बायोमास का बायोकोनवर्जन

शराब ईंधन मिश्रित करने के लिए बायोमास का बायोकोनवर्जन मिक्सएल्को प्रक्रिया का उपयोग करके पूरा किया जा सकता है। बायोमास के बायोकोनवर्जन के माध्यम से एक मिश्रित अल्कोहल ईंधन के लिए, बायोमास से अधिक ऊर्जा खमीर किण्वन द्वारा बायोमास को इथेनॉल में परिवर्तित करने की तुलना में तरल ईंधन के रूप में समाप्त हो जाएगी।

इस प्रक्रिया में किसी भी बायोडिग्रेडेबल सामग्री को परिवर्तित करने के लिए जैविक / रासायनिक विधि शामिल है (उदाहरण के लिए, शहरी अपशिष्ट, जैसे कि नगरपालिका ठोस अपशिष्ट, बायोडिग्रेडेबल अपशिष्ट, और सीवेज कीचड़, मकई स्टॉवर जैसे कृषि अवशेष, गन्ना बैगेज, कपास जिन कचरे, खाद) उपयोगी रसायन, जैसे कार्बोक्सालिक एसिड (उदाहरण के लिए, एसिटिक, प्रोपेयोनिक, ब्यूटरीक एसिड), केटोन (उदाहरण के लिए, एसीटोन, मिथाइल एथिल केटोन, डायथिल केटोन) और जैव ईंधन, जैसे प्राथमिक अल्कोहल (उदाहरण के लिए, इथेनॉल, प्रोपेनॉल, एन-बटनोल ) और / या माध्यमिक शराब का मिश्रण (उदाहरण के लिए, आइसोप्रोपोनोल, 2-ब्यूटनॉल, 3-पेंटनॉल)। आर्थिक रूप से उत्पादित किए जा सकने वाले कई उत्पादों की वजह से, यह प्रक्रिया एक वास्तविक बायोरेफाइनरी है।

यह प्रक्रिया प्राकृतिक आवासों में पाए जाने वाले स्वाभाविक रूप से होने वाले सूक्ष्मजीवों की मिश्रित संस्कृति का उपयोग करती है जैसे कि मवेशियों, पतली गड़गड़ाहट, और समुद्री और स्थलीय दलदलों की रूमेन, एनारोबिक पाचन के एसिडोजेनिक और एसीटोजेनिक चरणों के दौरान उत्पादित कार्बोक्सिलिक एसिड के मिश्रण में बायोमास को अस्थिर रूप से पचाने के लिए, हालांकि मेथनोजेनिक अंतिम चरण के अवरोध के साथ। इथेनॉल और सेल्यूलोसिक इथेनॉल का उपयोग एंजाइमों के उत्पादन के लिए अधिक लोकप्रिय तरीकों को बायोमास में जोड़ने के लिए पहले अलग किया जाना चाहिए और इस प्रकार स्टार्च या सेलूलोज़ को सरल शर्करा में परिवर्तित करना चाहिए, उसके बाद इथेनॉल में खमीर किण्वन के बाद। इस प्रक्रिया को ऐसे एंजाइमों को जोड़ने की आवश्यकता नहीं है क्योंकि इन सूक्ष्मजीव स्वयं अपना बनाते हैं।

सूक्ष्मजीवों के रूप में बायोमास को एनारोबिक रूप से पचाना और इसे कार्बोक्सालिक एसिड के मिश्रण में परिवर्तित करना, पीएच को नियंत्रित किया जाना चाहिए। यह एक बफरिंग एजेंट (उदाहरण के लिए, अमोनियम बाइकार्बोनेट, कैल्शियम कार्बोनेट) के अतिरिक्त किया जाता है, इस प्रकार कार्बोक्साइल नमक का मिश्रण मिलता है। मेथनोजेनेसिस, एनारोबिक पाचन का प्राकृतिक अंतिम चरण होने के कारण, अमोनियम आयनों की उपस्थिति या अवरोधक (उदाहरण के लिए, आयोडोफॉर्म) के अतिरिक्त से अवरुद्ध होता है। परिणामी किण्वन शोरबा में उत्पादित कार्बोक्साइल नमक होते हैं जिन्हें अवशोषित किया जाना चाहिए। यह वाष्प-संपीड़न वाष्पीकरण द्वारा कुशलतापूर्वक हासिल किया जाता है। ड्यूवेटेड किण्वन शोरबा की और रासायनिक परिष्करण तब अंतिम रासायनिक या जैव ईंधन उत्पाद के आधार पर हो सकती है।

वाष्प-संपीड़न वाष्पीकरण प्रणाली से संघनित आसुत पानी को किण्वन में वापस पुनर्नवीनीकरण किया जाता है। दूसरी तरफ, यदि कच्चे सीवेज या उपचार के लिए उच्च बीओडी वाले अन्य अपशिष्ट जल को किण्वन के लिए पानी के रूप में उपयोग किया जाता है, तो वाष्पीकरण से संघनित आसुत पानी को शहर में या उच्च के मूल स्रोत में पुनर्नवीनीकरण किया जा सकता है -बीओडी अपशिष्ट जल। इस प्रकार, यह प्रक्रिया मूल्यवान रसायनों या जैव ईंधन के उत्पादन के दौरान जल उपचार सुविधा के रूप में भी काम कर सकती है।

चूंकि प्रणाली सूक्ष्मजीवों की एक मिश्रित संस्कृति का उपयोग करती है, इसके अलावा किसी भी एंजाइम के अतिरिक्त की आवश्यकता नहीं होने के अलावा, किण्वन के लिए सेल्युलोसिक इथेनॉल के उत्पादन के लिए अधिक लोकप्रिय तरीकों की तुलना में इस प्रक्रिया में आगे बढ़ने की प्रक्रिया में कोई स्थिरता या असंतोष की आवश्यकता नहीं होती है। प्रक्रिया के सामने के अंत में ये बचत, जहां वॉल्यूम बड़े होते हैं, ड्यूवाटरिंग के बाद और रासायनिक परिवर्तनों के लिए लचीलापन की अनुमति देता है, जहां वॉल्यूम छोटे होते हैं।

कार्बोक्जिलिक एसिड
“एसिड वसंत” के रूप में जाने वाली प्रक्रिया का उपयोग कर कार्बोक्साइलिक एसिड को कार्बोक्साइल नमक से पुन: उत्पन्न किया जा सकता है। यह प्रक्रिया उच्च आणविक-भार तृतीयक अमाइन (उदाहरण के लिए, त्रिकोणीयता) का उपयोग करती है, जिसे केशन (जैसे अमोनियम या कैल्शियम) के साथ स्विच किया जाता है। जिसके परिणामस्वरूप अमीन कार्बोक्साइलेट को अमीन में ही थर्मल रूप से विघटित किया जा सकता है, जिसे पुनर्नवीनीकरण किया जाता है, और संबंधित कार्बोक्सालिक एसिड होता है। इस तरह, सैद्धांतिक रूप से, इस चरण के दौरान कोई रसायन खपत या बर्बाद नहीं किया जाता है।

ketones
केटोन बनाने के लिए दो तरीके हैं। पहले व्यक्ति में कैल्शियम कार्बोक्साइलेट नमक को इसी तरह के केटोन में परिवर्तित करने पर होता है। द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान कैल्शियम एसीटेट से एसीटोन बनाने के लिए यह एक आम तरीका था। केटोन बनाने के लिए अन्य विधि में जिक्रोनियम ऑक्साइड के उत्प्रेरक बिस्तर पर वाष्पीकृत कार्बोक्सालिक एसिड को परिवर्तित करने पर होता है।

अल्कोहल
प्राथमिक शराब
किण्वन से अवांछित अवशेष हाइड्रोजन (एच 2) बनाने के लिए गैसीफिकेशन में उपयोग किया जा सकता है। इस एच 2 का उपयोग उत्प्रेरक (उदाहरण के लिए, तांबे क्रोमाइट) पर एस्टर को हाइड्रोजोलिज़ेज करने के लिए किया जा सकता है, जो अमोनियम कार्बोक्साइलेट नमक (उदाहरण के लिए, अमोनियम एसीटेट, प्रोपियोनेट, ब्यूटरीट) या कार्बोक्सिलिक एसिड (उदाहरण के लिए, एसिटिक, प्रोपोनिक) , ब्यूटरीक एसिड) एक उच्च आणविक वजन शराब (उदाहरण के लिए, हेक्सनॉल, हेप्टनोल) के साथ। हाइड्रोजेनोलिसिस से, अंतिम उत्पाद उच्च-आणविक-भार शराब होते हैं, जिन्हें एस्ट्रिरिफिकेशन, और इसी तरह के प्राथमिक शराब (उदाहरण के लिए, इथेनॉल, प्रोपेनॉल, बटनॉल) में पुनर्नवीनीकरण किया जाता है।

माध्यमिक शराब
माध्यमिक अल्कोहल (उदाहरण के लिए, आइसोप्रोपोनोल, 2-ब्यूटानोल, 3-पेंटनॉल) एक उत्प्रेरक (उदाहरण के लिए, रानी निकल) के संबंधित केटोन (उदाहरण के लिए, एसीटोन, मिथाइल एथिल केटोन, डायथिल केटोन) पर हाइड्रोजनीकरण द्वारा प्राप्त होते हैं।

ड्रॉप-इन जैव ईंधन
ऊपर वर्णित प्राथमिक या माध्यमिक अल्कोहल ड्रॉप-इन जैव ईंधन, ईंधन में रूपांतरण से गुजर सकते हैं जो वर्तमान जीवाश्म ईंधन बुनियादी ढांचे जैसे बायोगैसोलिन, हरी डीजल और जैव-जेट ईंधन के अनुकूल हैं। इस तरह शराब को निर्जलीकरण के अधीन किया जाता है, इसके बाद ज़ीलाइट उत्प्रेरक का उपयोग करके जिओलेसाइट उत्प्रेरक का उपयोग करके ओलिगोमेराइजेशन होता है, जो न्यूजीलैंड में मेथनॉल से गैसोलीन का उत्पादन करता था।

इथेनॉल एसिड बनाम इथेनॉल
सेल्यूलोसिक-इथेनॉल विनिर्माण संयंत्र बिजली के शुद्ध निर्यातक होने के लिए बाध्य हैं क्योंकि लिग्नोसेल्युलोसिक बायोमास का एक बड़ा हिस्सा, अर्थात् लिग्निन, अव्यवस्थित रहता है और इसे जला दिया जाना चाहिए, इस प्रकार संयंत्र के लिए बिजली का उत्पादन और ग्रिड के लिए अतिरिक्त बिजली। जैसे-जैसे बाजार बढ़ता है और यह तकनीक अधिक व्यापक हो जाती है, तरल ईंधन को जोड़ना और बिजली बाजार अधिक से अधिक कठिन हो जाएगा।

इथेनॉल के विपरीत एसिटिक एसिड जैविक रूप से कार्बन डाइऑक्साइड के उत्पादन के बिना सरल शर्करा से उत्पादित होता है:

सी 6 एच 12 ओ 6 → 2 सीएच 3 सीएच 2 ओएच + 2 सीओ 2
(इथेनॉल का जैविक उत्पादन)

सी 6 एच 12 ओ 6 → 3 सीएच 3 कुह
(एसिटिक एसिड का जैविक उत्पादन)

इस वजह से, बड़े पैमाने पर, उपज इथेनॉल किण्वन से अधिक होगी। यदि फिर, अपरिष्कृत अवशेष (ज्यादातर लिग्निन) का उपयोग गैसीफिकेशन द्वारा हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए किया जाता है, यह सुनिश्चित किया जाता है कि बायोमास से अधिक ऊर्जा अतिरिक्त गर्मी / बिजली के बजाय तरल ईंधन के रूप में समाप्त हो जाएगी।

3 सीएच 3 सीओएचएच + 6 एच 2 → 3 सीएच 3 सीएच 2 ओएच + 3 एच 2 ओ
(एसिटिक एसिड का हाइड्रोजनीकरण)

सी 6 एच 12 ओ 6 (सेलूलोज़ से) + 6 एच 2 (लिग्निन से) → 3 सीएच 3 सीएच 2 ओएच + 3 एच 2 हे
(कुल मिलाकर प्रतिक्रिया)
ईंधन ईंधन और इथेनॉल ईंधन पृष्ठों पर प्रत्येक ईंधन के अर्थशास्त्र का एक और व्यापक विवरण दिया गया है, विभिन्न प्रणालियों के अर्थशास्त्र के बारे में अधिक जानकारी केंद्रीय पृष्ठ जैव ईंधन पर पाई जा सकती है।

विकास का चरण
प्रणाली 1 99 1 से विकास में रही है, 2001 में प्रयोगशाला पैमाने (10 ग्राम / दिन) से पायलट पैमाने (200 एलबी / दिन) तक जा रही है। एक छोटा प्रदर्शन-पैमाने संयंत्र (5 टन / दिन) का निर्माण किया गया है और ऑपरेशन के तहत और 2012 में 220 टन / दिन प्रदर्शन संयंत्र की उम्मीद है।