सेल्यूलोसिक इथेनॉल पौधे के बीज या फल के बजाय सेलूलोज़ (पौधे के स्ट्रिंग फाइबर) से उत्पादित इथेनॉल (एथिल अल्कोहल) है। यह घास, लकड़ी, शैवाल, या अन्य पौधों से उत्पादित जैव ईंधन है। पौधों के तंतुमय भाग अधिकतर जानवरों के लिए अविभाज्य होते हैं, जिनमें मनुष्यों समेत, रोमिनेंट्स (चराई, चिड़ियाघर जैसे चबाने या चबाने वाले जानवर) को छोड़कर।

सेल्युलोसिक इथेनॉल में काफी रुचि इसकी महत्वपूर्ण आर्थिक क्षमता के कारण मौजूद है। पौधों द्वारा सेलूलोज़ की वृद्धि एक ऐसी तंत्र है जो गैर-विषैले तरीकों से रासायनिक ऊर्जा को रासायनिक रूप से कैप्चर और स्टोर करती है जिसके परिणामस्वरूप आपूर्ति और स्टोर करना आसान होता है। इसके अतिरिक्त, परिवहन को किसी भी तरह से अनियंत्रित किया जा सकता है, क्योंकि घास या पेड़ लगभग कहीं भी समशीतोष्ण हो सकते हैं। यही कारण है कि व्यावसायिक रूप से व्यावहारिक सेल्यूलोसिक इथेनॉल को जैव ईंधन उद्योग के लिए विकास के अगले स्तर के रूप में व्यापक रूप से देखा जाता है जो तेल और गैस ड्रिलिंग और यहां तक ​​कि परमाणु ऊर्जा की मांग को कम कर सकता है जिससे अनाज आधारित इथेनॉल ईंधन अकेले नहीं हो सकता है। कार्बोनेशियास तरल ईंधन और पेट्रोकेमिकल्स (जो आज के जीवन स्तर पर निर्भर करता है) के कई फायदों के लिए संभावित मौजूद है, लेकिन कार्बन चक्र-संतुलित और नवीकरणीय तरीके से (भूमिगत कार्बन को पंप करने के बजाय सतह और वायुमंडल कार्बन रीसाइक्लिंग करना और इस प्रकार इसे जोड़ना )। वाणिज्यिक रूप से व्यावहारिक सेल्यूलोसिक अल्कोहल आज के पारंपरिक (अनाज आधारित) जैव ईंधन के साथ समस्याओं में से एक से भी बच सकता है, जो कि खाद्य पदार्थों के साथ अनाज के लिए प्रतिस्पर्धा स्थापित करता है, संभावित रूप से भोजन की कीमत को बढ़ाता है। आज तक, इन लक्ष्यों के रास्ते में क्या खड़ा है कि सेल्यूलोसिक शराब का उत्पादन वाणिज्यिक स्तर पर अभी तक पर्याप्त व्यावहारिक नहीं है।

उत्पादन विधियां
सेलूलोज़ से इथेनॉल उत्पादन के दो तरीके हैं:

सेल्युलोलिसिस प्रक्रियाओं में प्रेट्रेटेड लिग्नोसेल्युलोजिक पदार्थों पर हाइड्रोलिसिस होता है, जो जटिल सेल्यूलोज को ग्लूकोज जैसे सरल शर्करा में तोड़ने के लिए एंजाइमों का उपयोग करते हैं, इसके बाद किण्वन और आसवन।
गैसीफिकेशन जो लिग्नोसेल्युलोसिक कच्चे माल को गैसीय कार्बन मोनोऑक्साइड और हाइड्रोजन में बदल देता है। इन गैसों को किण्वन या रासायनिक उत्प्रेरण द्वारा इथेनॉल में परिवर्तित किया जा सकता है।

शुद्ध इथेनॉल उत्पादन के लिए सामान्य है, इन तरीकों में आसवन शामिल है।

सेलुलोलिसिस (जैविक दृष्टिकोण)
जैविक दृष्टिकोण का उपयोग करके इथेनॉल का उत्पादन करने के चरण हैं:

एक “pretreatment” चरण, lignocellulosic सामग्री बनाने के लिए लकड़ी या स्ट्रॉ हाइड्रोलिसिस के लिए उपयुक्त
सेल्यूलोज़ हाइड्रोलिसिस (यानी सेल्यूलिसिस) सेल्यूलस के साथ, शर्करा में अणुओं को तोड़ने के लिए
अवशिष्ट सामग्रियों से चीनी समाधान का पृथक्करण, विशेष रूप से लिग्निन
चीनी समाधान के माइक्रोबियल किण्वन
लगभग 95% शुद्ध अल्कोहल का उत्पादन करने के लिए आसवन
99.5% से इथेनॉल एकाग्रता लाने के लिए परमाणु चोरों द्वारा निर्जलीकरण

2010 में, आनुवंशिक रूप से इंजीनियर खमीर तनाव को अपने सेल्यूलोज़-पाचन एंजाइमों का उत्पादन करने के लिए विकसित किया गया था। मान लीजिए कि इस तकनीक को औद्योगिक स्तरों तक बढ़ाया जा सकता है, यह सेल्यूलोलिसिस के एक या एक से अधिक चरणों को खत्म कर देगा, जो आवश्यक समय और उत्पादन की लागत को कम करेगा।

यद्यपि लिग्नोसेल्यूलोस सबसे प्रचुर मात्रा में पौधे सामग्री संसाधन है, इसकी उपयोगिता इसकी कठोर संरचना से कम हो जाती है। नतीजतन, लिग्निन मुहर और इसकी क्रिस्टलीय संरचना से सेलूलोज को मुक्त करने के लिए एक प्रभावी प्रत्यारोपण की आवश्यकता होती है ताकि इसे बाद में हाइड्रोलिसिस चरण के लिए सुलभ किया जा सके। अब तक, अधिकांश प्रजनन शारीरिक या रासायनिक साधनों के माध्यम से किए जाते हैं। उच्च दक्षता प्राप्त करने के लिए, भौतिक और रासायनिक दोनों उपचार की आवश्यकता होती है। बायोमास भौतिक आकार को कम करने के लिए अक्सर शारीरिक उत्तेजना को आकार में कमी कहा जाता है। रासायनिक प्रकोप रासायनिक बाधाओं को दूर करना है ताकि एंजाइमों को माइक्रोबियल प्रतिक्रियाओं के लिए सेलूलोज़ तक पहुंच हो सके।

आज तक, उपलब्ध प्रेट्रेटमेंट तकनीकों में एसिड हाइड्रोलिसिस, भाप विस्फोट, अमोनिया फाइबर विस्तार, ऑर्गोसोल्व, सल्फाइट प्रेट्रेटमेंट, एवीएपी® (एसओ 2-इथेनॉल-वॉटर) अंशांकन, क्षारीय गीले ऑक्सीकरण और ओजोन प्रेट्रेटमेंट शामिल हैं। प्रभावी सेलूलोज़ मुक्ति के अलावा, एक आदर्श प्रजनन को बाद में हाइड्रोलिसिस और किण्वन प्रक्रियाओं पर उनके अवरोधक प्रभावों के कारण गिरावट उत्पादों के गठन को कम करना होता है। अवरोधकों की उपस्थिति न केवल इथेनॉल उत्पादन को जटिल करेगी बल्कि इन्हें डिटॉक्सिफिकेशन चरणों के कारण उत्पादन की लागत में भी वृद्धि होगी। यद्यपि एसिड हाइड्रोलिसिस द्वारा प्रत्यारोपण शायद सबसे पुरानी और सबसे अधिक पढ़ाई की तकनीक है, यह कई शक्तिशाली अवरोधक पैदा करता है जिनमें फुरफुरल और हाइड्रोक्साइमिथाइल फुरफुरल (एचएमएफ) शामिल हैं, जिन्हें अब तक लिग्नोसेल्युलोसिक हाइड्रोलाइजेट में मौजूद सबसे जहरीले अवरोधक माना जाता है। अमोनिया फाइबर एक्सपेंशन (एएफएक्स) हाइड्रोलिज़ेट के परिणामस्वरूप कोई अवरोधक प्रभाव नहीं होने वाला एक आशाजनक प्रलोभन है।

जंगल बायोमास जैसे उच्च लिग्निन सामग्री वाले फीडस्टॉक्स पर लागू होने पर अधिकांश प्रत्यारोपण प्रक्रिया प्रभावी नहीं होती है। ऑर्गनोल्व, स्पोरल (‘सिनोइट प्रीट्रिमेंटमेंट, लिग्नोसेल्यूलोस के पुनर्मिलन को दूर करने के लिए) और एसओ 2-इथेनॉल-वॉटर (एवीएपी®) प्रक्रियाएं तीन प्रक्रियाएं हैं जो वन बायोमास, विशेष रूप से सॉफ्टवुड प्रजातियों के लिए 90% से अधिक सेलूलोज़ रूपांतरण प्राप्त कर सकती हैं। एसपीओआरएल सबसे ऊर्जा कुशल (प्रजनन में प्रति यूनिट ऊर्जा खपत का चीनी उत्पादन) और किण्वन अवरोधकों के बहुत कम उत्पादन के साथ वन बायोमास के प्रत्यारोपण के लिए मजबूत प्रक्रिया है। ऑर्गनोल्व पल्पिंग दृढ़ लकड़ी के लिए विशेष रूप से प्रभावी है और कमजोर पड़ने और वर्षा से हाइड्रोफोबिक लिग्निन उत्पाद की आसान वसूली प्रदान करता है। एवीएपी® प्रक्रिया प्रभावी रूप से सभी प्रकार के लिग्नोसेल्युलोजिक्स को अत्यधिक अत्यधिक पचाने योग्य सेलूलोज़, अपरिवर्तित हेमिसेल्यूलोज शर्करा, प्रतिक्रियाशील लिग्विन और लिग्नोसल्फोनेट्स में विभाजित करती है, और रसायनों की कुशल वसूली द्वारा विशेषता है।

दो प्रमुख सेलूलोज़ हाइड्रोलिसिस (सेल्यूलोलिसिस) प्रक्रियाएं हैं: एसिड का उपयोग करके रासायनिक प्रतिक्रिया, या एंजाइमेटिक प्रतिक्रिया सेल्यूलस का उपयोग करती है।

सेलूलोलाइटिक प्रक्रियाएं
सेलूलोज़ अणु चीनी अणुओं की लंबी श्रृंखला से बना होते हैं। सेलूलोज़ (यानी, सेल्युलोलिसिस) के हाइड्रोलिसिस में, शराब उत्पादन के लिए इसे किण्वित करने से पहले इन श्रृंखलाओं को चीनी मुक्त करने के लिए तोड़ दिया जाता है।

रासायनिक हाइड्रोलिसिस
1 9वीं शताब्दी में विकसित पारंपरिक विधियों और 20 वीं शताब्दी की शुरुआत में, एक एसिड के साथ सेलूलोज़ पर हमला करके हाइड्रोलिसिस किया जाता है। Dilute एसिड उच्च गर्मी और उच्च दबाव के तहत इस्तेमाल किया जा सकता है, या अधिक केंद्रित एसिड कम तापमान और वायुमंडलीय दबाव पर इस्तेमाल किया जा सकता है। एसिड और शर्करा का एक डिक्रिस्टलाइज्ड सेल्यूलोसिक मिश्रण अलग-अलग चीनी अणुओं (हाइड्रोलिसिस) को पूरा करने के लिए पानी की उपस्थिति में प्रतिक्रिया करता है। इस हाइड्रोलिसिस के उत्पाद को तब तटस्थ किया जाता है और खमीर किण्वन का उपयोग इथेनॉल का उत्पादन करने के लिए किया जाता है। जैसा कि बताया गया है, पतला एसिड प्रक्रिया में एक महत्वपूर्ण बाधा यह है कि हाइड्रोलिसिस इतना कठोर है कि जहरीले गिरावट वाले उत्पादों का उत्पादन होता है जो कि किण्वन में हस्तक्षेप कर सकते हैं। ब्लूफायर नवीनीकरण केंद्रित एसिड का उपयोग करता है क्योंकि यह लगभग किण्वन अवरोधक का उत्पादन नहीं करता है, लेकिन इसे रीसाइकल [सिम्युलेटेड मूविंग बेड (एसएमबी) क्रोमैटोग्राफिक अलगाव के लिए चीनी धारा से अलग किया जाना चाहिए, उदाहरण के लिए] व्यावसायिक रूप से आकर्षक होना।

कृषि अनुसंधान सेवा वैज्ञानिकों ने पाया कि वे गेहूं के भूसे में लगभग शेष शर्करा तक पहुंच सकते हैं और किण्वन कर सकते हैं। शर्करा पौधे की सेल दीवारों में स्थित हैं, जो टूटने के लिए कुख्यात रूप से मुश्किल हैं। इन शर्कराओं तक पहुंचने के लिए, वैज्ञानिकों ने एल्केलाइन पेरोक्साइड के साथ गेहूं के भूसे का इलाज किया, और फिर सेल दीवारों को तोड़ने के लिए विशेष एंजाइमों का उपयोग किया। इस विधि ने प्रति टन गेहूं के भूसे के इथेनॉल के 93 यूएस गैलन (350 एल) का उत्पादन किया।

एंजाइमेटिक हाइड्रोलिसिस
सेलूलोज़ चेन को सेल्यूलेज एंजाइमों द्वारा ग्लूकोज अणुओं में तोड़ा जा सकता है।

यह प्रतिक्रिया शरीर के तापमान पर पशुओं और भेड़ जैसे रोशनी के पेट में होती है, जहां एंजाइम सूक्ष्मजीवों द्वारा उत्पादित होते हैं। यह प्रक्रिया इस रूपांतरण के विभिन्न चरणों में कई एंजाइमों का उपयोग करती है। इसी तरह की एंजाइमेटिक प्रणाली का उपयोग करके, लिग्नोसेल्युलोसिक सामग्री को अपेक्षाकृत मामूली हालत (50 डिग्री सेल्सियस और पीएच 5) पर एंजाइमेटिक रूप से हाइड्रोलाइज्ड किया जा सकता है, इस प्रकार उपज के निर्माण के बिना प्रभावी सेलूलोज़ ब्रेकडाउन को सक्षम बनाता है जो अन्यथा एंजाइम गतिविधि को रोक देगा। पतला एसिड समेत सभी प्रमुख प्रजनन विधियों को इथेनॉल किण्वन के लिए उच्च चीनी उपज प्राप्त करने के लिए एंजाइमेटिक हाइड्रोलिसिस चरण की आवश्यकता होती है। वर्तमान में, अधिकांश प्रसूति अध्ययन प्रयोगशाला आधारित हैं, लेकिन कंपनियां प्रयोगशाला से पायलट, या उत्पादन पैमाने में संक्रमण के साधनों की तलाश कर रही हैं।

विभिन्न एंजाइम कंपनियों ने प्रतिस्पर्धी कीमतों पर हाइड्रोलिसिस के लिए एंजाइमों के बड़े पैमाने पर उत्पादन के माध्यम से सेल्यूलोसिक इथेनॉल में महत्वपूर्ण तकनीकी प्रगति का योगदान दिया है।

कवक त्रिचोडर्मा रीसेई का उपयोग इज़ोजेन निगम द्वारा एंजाइमेटिक हाइड्रोलिसिस प्रक्रिया के लिए “विशेष रूप से इंजीनियर एंजाइम” को छिड़कने के लिए किया जाता है। हाइड्रोलिसिस के लिए उपयुक्त बनाने के लिए उनकी कच्ची सामग्री (लकड़ी या भूसे) का इलाज किया जाना चाहिए।

एक अन्य कनाडाई कंपनी, सनोप्टा, स्टीम विस्फोट प्रेट्रेटमेंट का उपयोग करती है, जो जेनिंग्स, लुइसियाना, स्पेन के सलामंका में अबेंगोगा की सुविधा और ज़होडोंग में एक चीन संसाधन अल्कोहल निगम में वेरेनियम (पूर्व में सेलूनोल कॉर्पोरेशन) की सुविधा प्रदान करती है। सीआरएसी उत्पादन सुविधा कच्चे माल के रूप में मकई स्टॉवर का उपयोग करती है।

जेनेंकोर और नोवोज़िमस ने संयुक्त राज्य अमेरिका के ऊर्जा वित्त पोषण को सेल्यूलस की लागत को कम करने में अनुसंधान के लिए प्राप्त किया है, एंजाइमेटिक हाइड्रोलिसिस द्वारा सेल्यूलोसिक इथेनॉल के उत्पादन में प्रमुख एंजाइम। इस संबंध में हाल ही में एक सफलता लाइटिक पोलिसाक्राइड मोनोक्सीजेनेस की खोज और समावेशन थी। ये एंजाइम ऑक्सीडेटिव रूप से पॉलिसाक्साइड सब्सट्रेट पर हमला करके अन्य सेल्यूलिस की क्रिया को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाने में सक्षम हैं।

डायाडिक इंटरनेशनल जैसी अन्य एंजाइम कंपनियां आनुवांशिक रूप से इंजीनियर कवक विकसित कर रही हैं जो सेल्युलेज़, xylanase और हेमिसेल्यूलस एंजाइमों की बड़ी मात्रा का उत्पादन करेगी, जिनका उपयोग मकई स्टॉवर, डिस्टिलर अनाज, गेहूं के भूसे और गन्ना बैगेज और ऊर्जा जैसे कृषि अवशेषों को बदलने के लिए किया जा सकता है। स्विचग्रास जैसे किण्वन योग्य शर्करा जैसे फसलों का उपयोग सेल्यूलोसिक इथेनॉल का उत्पादन करने के लिए किया जा सकता है।

2010 में, बीपी बायोफ्यूल्स ने वेरेनियम के सेल्यूलोसिक इथेनॉल उद्यम हिस्से को खरीदा, जिसे स्वयं ही डाइवर्स और सेलुनोल के विलय से गठित किया गया था, और जिसके साथ संयुक्त रूप से 1.4 मिलियन अमरीकी गैलन (5,300 एम 3) प्रति वर्ष स्वामित्व और संचालन किया गया था। जेनिंग्स, एलए में प्रदर्शन संयंत्र, और सैन डिएगो, सीए में प्रयोगशाला सुविधाओं और कर्मचारियों। बीपी जैव ईंधन इन सुविधाओं को संचालित करना जारी रखता है, और वाणिज्यिक सुविधाओं के निर्माण के लिए पहले चरण शुरू कर दिया है। जेनिंग्स सुविधा में उत्पादित इथेनॉल को लंदन भेज दिया गया और ओलंपिक के लिए ईंधन प्रदान करने के लिए गैसोलीन के साथ मिश्रित किया गया।

केएल एनर्जी कॉरपोरेशन, पूर्व में केएल प्रोसेस डिजाइन ग्रुप ने 2007 की अंतिम तिमाही में अप्टन, डब्ल्यूवाई में प्रति वर्ष 1.5 मिलियन-यूएस-गैलन (5,700 एम 3) प्रति वर्ष सेल्यूलोसिक इथेनॉल सुविधा का वाणिज्यिक संचालन शुरू किया था। पश्चिमी बायोमास एनर्जी सुविधा वर्तमान में प्राप्त हो रही है सूखे टन प्रति 40-45 यूएस गैलन (150-170 एल) की पैदावार। यह देश में पहली ऑपरेटिंग वाणिज्यिक सेल्यूलोसिक इथेनॉल सुविधा है। केएल एनर्जी प्रक्रिया थर्मोमेकेनिकल ब्रेकडाउन और एंजाइमेटिक रूपांतरण प्रक्रिया का उपयोग करती है। प्राथमिक फीडस्टॉक मुलायम लकड़ी है, लेकिन प्रयोगशाला परीक्षण पहले से ही वाइन पोमास, गन्ना बैगेज, नगरपालिका ठोस अपशिष्ट, और स्विचग्रास पर केएल ऊर्जा प्रक्रिया साबित कर चुके हैं।

माइक्रोबियल किण्वन
परंपरागत रूप से, बेकर के खमीर (Saccharomyces cerevisiae), लंबे समय से ब्रूवरी उद्योग में हेक्सोज़ (छह कार्बन शर्करा) से इथेनॉल का उत्पादन करने के लिए प्रयोग किया जाता है। लिग्नोसेल्युलोसिक बायोमास में मौजूद कार्बोहाइड्रेट की जटिल प्रकृति के कारण, हाइड्रोलाइजेट में ज़िलाज़ और अरबीनोस (लिग्नोसेल्यूलोस के हेमिसेल्यूलोज़ हिस्से से व्युत्पन्न पांच कार्बन शर्करा) की एक महत्वपूर्ण मात्रा भी मौजूद है। उदाहरण के लिए, मकई स्टॉवर के हाइड्रोलाइजेट में, कुल किण्वन योग्य शर्करा का लगभग 30% xylose है। नतीजतन, हाइड्रोलाइजेट से उपलब्ध शर्करा की पूरी श्रृंखला का उपयोग करने के लिए किण्वन सूक्ष्मजीवों की क्षमता सेल्यूलोसिक इथेनॉल और संभावित बायोबैड प्रोटीन की आर्थिक प्रतिस्पर्धात्मकता को बढ़ाने के लिए महत्वपूर्ण है।

हाल के वर्षों में, ईंधन इथेनॉल उत्पादन में उपयोग किए गए सूक्ष्मजीवों के लिए चयापचय इंजीनियरिंग ने महत्वपूर्ण प्रगति दिखाई है। Saccharomyces cerevisiae के अलावा, ज़ीमोमोनास मोबिलिस और एस्चेरीचिया कोलाई जैसे सूक्ष्मजीवों को सेल्यूलोसिक इथेनॉल उत्पादन के लिए चयापचय इंजीनियरिंग के माध्यम से लक्षित किया गया है।

हाल ही में, इंजीनियर yeasts को कुशलतापूर्वक xylose, और अरबीनोस, और यहां तक ​​कि दोनों एक साथ fermenting वर्णित किया गया है। खमीर कोशिकाएं विशेष रूप से सेल्यूलोसिक इथेनॉल प्रक्रियाओं के लिए आकर्षक होती हैं क्योंकि इन्हें सैकड़ों वर्षों तक जैव प्रौद्योगिकी में उपयोग किया जाता है, उच्च इथेनॉल और अवरोधक सांद्रता के प्रति सहिष्णु होते हैं और जीवाणु संदूषण को कम करने के लिए कम पीएच मानों पर बढ़ सकते हैं।

संयुक्त हाइड्रोलिसिस और किण्वन
बैक्टीरिया की कुछ प्रजातियां सेल्यूलोज़ सब्सट्रेट के इथेनॉल में सीधे रूपांतरण करने में सक्षम पाई गई हैं। एक उदाहरण क्लॉस्ट्रिडियम थर्मोसेलम है, जो सेल्यूलोज को तोड़ने और इथेनॉल को संश्लेषित करने के लिए जटिल सेल्युलोसोम का उपयोग करता है। हालांकि, सी थर्मोसेलम इथेनॉल के अलावा, एसिटेट और लैक्टेट समेत सेलूलोज़ चयापचय के दौरान अन्य उत्पादों का उत्पादन करता है, प्रक्रिया की दक्षता को कम करता है। कुछ शोध प्रयासों को आनुवंशिक रूप से इंजीनियरिंग बैक्टीरिया द्वारा इथेनॉल उत्पादन को अनुकूलित करने के लिए निर्देशित किया जाता है जो इथेनॉल उत्पादक मार्ग पर ध्यान केंद्रित करते हैं।

गैसीफिकेशन प्रक्रिया (थर्मोकेमिकल दृष्टिकोण)
गैसीफिकेशन प्रक्रिया सेल्यूलोज श्रृंखला (सेल्यूलोलिसिस) के रासायनिक अपघटन पर निर्भर नहीं है। सेल अणुओं को सेल अणुओं में तोड़ने के बजाय, कच्चे माल में कार्बन को आंशिक दहन के लिए मात्रा का उपयोग करके संश्लेषण गैस में परिवर्तित किया जाता है। कार्बन मोनोऑक्साइड, कार्बन डाइऑक्साइड और हाइड्रोजन को तब एक विशेष प्रकार के किण्वन में खिलाया जा सकता है। खमीर के साथ चीनी किण्वन के बजाय, यह प्रक्रिया क्लॉस्ट्रिडियम ljungdahlii बैक्टीरिया का उपयोग करता है। यह सूक्ष्मजीव कार्बन मोनोऑक्साइड, कार्बन डाइऑक्साइड और हाइड्रोजन में प्रवेश करेगा और इथेनॉल और पानी का उत्पादन करेगा। इस प्रकार प्रक्रिया को तीन चरणों में विभाजित किया जा सकता है:

गैसीफिकेशन – जटिल कार्बन आधारित अणु कार्बन मोनोऑक्साइड, कार्बन डाइऑक्साइड और हाइड्रोजन के रूप में कार्बन तक पहुंचने के लिए अलग हो जाते हैं
किण्वन – क्लॉस्ट्रिडियम ljungdahlii जीव का उपयोग कर कार्बन मोनोऑक्साइड, कार्बन डाइऑक्साइड और हाइड्रोजन इथेनॉल में कनवर्ट करें
आसवन – इथेनॉल पानी से अलग होता है

हाल के एक अध्ययन में एक और क्लॉस्ट्रिडियम बैक्टीरिया पाया गया है जो उपरोक्त वर्णित कार्बन मोनोऑक्साइड से इथेनॉल बनाने में दोगुना कुशल है।

वैकल्पिक रूप से, गैसीफिकेशन से संश्लेषण गैस को उत्प्रेरक रिएक्टर को खिलाया जा सकता है जहां इसका उपयोग थर्मोकेमिकल प्रक्रिया के माध्यम से इथेनॉल और अन्य उच्च शराब बनाने के लिए किया जाता है। यह प्रक्रिया अन्य प्रकार के तरल ईंधन भी उत्पन्न कर सकती है, जो मॉन्ट्रियल स्थित कंपनी एनरकेम द्वारा क्यूबेक में वेस्टबरी में उनकी सुविधा पर सफलतापूर्वक प्रदर्शित एक वैकल्पिक अवधारणा है।

Hemicellulose इथेनॉल करने के लिए
सेल्यूलोज़ और हेमिसेल्यूलोज़ को इथेनॉल में परिवर्तित करने के लिए आर्थिक तरीकों को विकसित करने के लिए अध्ययनों का व्यापक रूप से आयोजन किया जाता है। इथेनॉल के लिए सेल्यूलोज़ हाइड्रोलाइजेट का मुख्य उत्पाद ग्लूकोज का किण्वन पहले से स्थापित और कुशल तकनीक है। हालांकि, xylose का रूपांतरण, हेमिसेल्युलोज़ हाइड्रोलाइजेट की पेंटोज चीनी, विशेष रूप से ग्लूकोज की उपस्थिति में एक सीमित कारक है। इसके अलावा, इसे नजरअंदाज नहीं किया जा सकता है क्योंकि हेमिसेल्यूलोज सेल्यूलोसिक इथेनॉल उत्पादन की दक्षता और लागत प्रभावीता में वृद्धि करेगा।

Sakamoto (2012) et al। हेमिसेल्यूलस एंजाइमों को व्यक्त करने के लिए अनुवांशिक इंजीनियरिंग सूक्ष्मजीवों की क्षमता दिखाएं। शोधकर्ताओं ने एक पुनः संयोजक Saccharomyces cerevisiae तनाव पैदा किया जो सक्षम था:

हाइड्रोलाइज हेमिसेल्यूलस को सेलिसप्लेइंग एंडोक्सिलैनेज के माध्यम से इसकी सेल सतह पर,
xylose reductase और xylitol dehydrogenase की अभिव्यक्ति द्वारा xylose assimilate।

तनाव चावल के भूसे हाइड्रोलाइजेट को इथेनॉल में परिवर्तित करने में सक्षम था, जिसमें हेमिसेल्युलोसिक घटक होते हैं। इसके अलावा, यह नियंत्रण तनाव से 2.5x अधिक इथेनॉल उत्पन्न करने में सक्षम था, जिससे इथेनॉल का उत्पादन करने के लिए सेल सतह-इंजीनियरिंग की अत्यधिक प्रभावी प्रक्रिया दिखाई दे रही थी।

एंजाइम लागत बाधा
सेल्यूलोसिक इथेनॉल के उत्पादन में उपयोग किए जाने वाले सेल्यूलिस और हेमिसेल्यूलिस उनकी पहली पीढ़ी के समकक्षों की तुलना में अधिक महंगे होते हैं। मक्का अनाज इथेनॉल उत्पादन लागत 2.64-5.28 अमेरिकी डॉलर प्रति घन मीटर इथेनॉल उत्पादन के लिए आवश्यक एंजाइमों। सेल्यूलोसिक इथेनॉल उत्पादन के लिए एंजाइमों का अनुमान 79.25 अमेरिकी डॉलर है, जिसका अर्थ है कि वे 20-40 गुना अधिक महंगा हैं। लागत अंतर आवश्यक मात्रा के लिए जिम्मेदार हैं। एंजाइमों के सेल्यूलस परिवार में एक से दो क्रम में दक्षता की छोटी परिमाण होती है। इसलिए, इसके उत्पादन में एंजाइम के 40 से 100 गुना अधिक होने की आवश्यकता होती है। प्रत्येक टन बायोमास के लिए इसे 15-25 किलोग्राम एंजाइम की आवश्यकता होती है। हालिया अनुमान कम हैं, बायोमास फीडस्टॉक के सूखे टन प्रति 1 किलो एंजाइम का सुझाव देते हैं। एंजाइमेटिक हाइड्रोलिसिस करने वाले पोत के लिए लंबे ऊष्मायन समय से अपेक्षाकृत उच्च पूंजीगत लागत भी होती है। कुल मिलाकर, एंजाइमों में सेल्यूलोसिक इथेनॉल उत्पादन के लिए 20-40% का महत्वपूर्ण हिस्सा होता है। एक हालिया पेपर में 13-36% नकद लागतों की सीमा का अनुमान है, जिसमें एक महत्वपूर्ण कारक है कि सेल्यूलेज एंजाइम का उत्पादन कैसे किया जाता है। सेल्युलेज़ उत्पादित ऑफसाइट के लिए, एंजाइम उत्पादन नकद लागत का 36% है। एंजाइम के लिए एक अलग संयंत्र में ऑनसाइट का उत्पादन करने के लिए, अंश 2 9% है; एकीकृत एंजाइम उत्पादन के लिए, गुट 13% है। एकीकृत उत्पादन के प्रमुख लाभों में से एक यह है कि ग्लूकोज की बजाय बायोमास एंजाइम विकास माध्यम है। बायोमास की लागत कम होती है, और इसके परिणामस्वरूप सेल्यूलोसिक इथेनॉल 100% दूसरी पीढ़ी जैव ईंधन बनाता है, यानी, यह ‘ईंधन के लिए भोजन’ का उपयोग नहीं करता है।

कच्चे माल
आम तौर पर दो प्रकार के फीडस्टॉक्स होते हैं: वन (वुडी) बायोमास और कृषि बायोमास। अमेरिका में, लगभग 1.4 बिलियन सूखे टन बायोमास को सालाना उत्पादित किया जा सकता है। लगभग 370 मिलियन टन या 30% वन बायोमास हैं। वन बायोमास में उच्च मात्रा में सेलूलोज़ और लिग्निन सामग्री और कृषि बायोमास की तुलना में कम हेमीसेल्यूलोस और राख सामग्री है। प्रजनन हाइड्रोलाइजेट किण्वन में कठिनाइयों और कम इथेनॉल उपज की वजह से, विशेष रूप से उन लोगों के साथ जो उच्च कार्बन हेमिसेल्यूलोज शर्करा जैसे xylose, वन बायोमास कृषि बायोमास पर महत्वपूर्ण फायदे हैं। वन बायोमास में उच्च घनत्व भी है जो परिवहन लागत को काफी कम करता है। इसे साल भर कटाया जा सकता है जो दीर्घकालिक भंडारण को समाप्त करता है। वन बायोमास की शून्य राख सामग्री के करीब परिवहन और प्रसंस्करण में मृत भार को कम कर देता है। जैव विविधता की जरूरतों को पूरा करने के लिए, वन बायोमास भविष्य में बायोबाज्ड अर्थव्यवस्था में एक महत्वपूर्ण बायोमास फीडस्टॉक आपूर्ति मिश्रण होगा। हालांकि, वन बायोमास कृषि बायोमास की तुलना में अधिक पुनर्विक्रय है। हाल ही में, विस्कॉन्सिन-मैडिसन विश्वविद्यालय के साथ यूएसडीए वन उत्पाद प्रयोगशाला ने कुशल तकनीकों का विकास किया जो जंगल (वुडी) बायोमास के मजबूत पुनर्मिलन को दूर कर सकते हैं जिनमें नरम लकड़ी की प्रजातियां शामिल हैं जिनमें कम xylan सामग्री है। शॉर्ट-रोटेशन गहन संस्कृति या पेड़ की खेती वन बायोमास उत्पादन के लिए लगभग असीमित अवसर प्रदान कर सकती है।

स्लेश और पेड़ के शीर्ष से वुडचिप्स और देखा मिलों से धूल देखा, और अपशिष्ट कागज लुगदी सेल्यूलोसिक इथेनॉल उत्पादन के लिए आम वन बायोमास फीडस्टॉक्स हैं।

कृषि बायोमास के कुछ उदाहरण निम्नलिखित हैं:

स्विचग्रस (पैनिकम वर्गागम) एक देशी लम्बाई प्रेयरी घास है। इसकी कठोरता और तेजी से विकास के लिए जाना जाता है, यह बारहमासी गर्म महीनों के दौरान 2-6 फीट की ऊंचाई तक बढ़ता है। संयुक्त राज्य के अधिकांश हिस्सों में स्विचग्रास उगाया जा सकता है, जिसमें swamplands, मैदानी, धाराएं, और किनारे और अंतरराज्यीय राजमार्गों के साथ। यह आत्म-बीजिंग (बुवाई के लिए कोई ट्रैक्टर नहीं है, केवल मowing के लिए), कई बीमारियों और कीटों से प्रतिरोधी है, और उर्वरक और अन्य रसायनों के कम अनुप्रयोगों के साथ उच्च पैदावार पैदा कर सकता है। यह गरीब मिट्टी, बाढ़ और सूखे के लिए भी सहिष्णु है; मिट्टी की गुणवत्ता में सुधार करता है और इसके रूट सिस्टम के कारण क्षरण को रोकता है।

संघीय संरक्षण रिजर्व कार्यक्रम (सीआरपी) के तहत भूमि संरक्षित भूमि के लिए स्विचग्रस एक अनुमोदित कवर फसल है। सीआरपी एक सरकारी कार्यक्रम है जो कि उत्पादकों को भूमि पर फसलों की बढ़ती कीमतों के लिए शुल्क नहीं देता है, जिस पर हाल ही में फसलों में वृद्धि हुई है। यह कार्यक्रम मिट्टी के कटाव को कम करता है, पानी की गुणवत्ता को बढ़ाता है, और वन्यजीव निवास को बढ़ाता है। सीआरपी भूमि ऊपरी खेल, जैसे कि फिजेंट्स और बतख, और कई कीड़ों के लिए एक आवास के रूप में कार्य करती है। जैव ईंधन उत्पादन के लिए स्विचग्रास को संरक्षण रिजर्व कार्यक्रम (सीआरपी) भूमि पर उपयोग के लिए माना जाता है, जो पारिस्थितिक स्थिरता में वृद्धि कर सकता है और सीआरपी कार्यक्रम की लागत को कम कर सकता है। हालांकि, सीआरपी नियमों को सीआरपी भूमि के इस आर्थिक उपयोग की अनुमति देने के लिए संशोधित करना होगा।

Miscanthus × giganteus सेल्यूलोसिक इथेनॉल उत्पादन के लिए एक और व्यवहार्य फीडस्टॉक है। घास की यह प्रजातियां एशिया के मूल निवासी हैं और Miscanthus sinensis और Miscanthus sacchariflorus के बाँझ त्रिज्या संकर है। यह थोड़ा पानी या उर्वरक इनपुट के साथ 12 फीट (3.7 मीटर) लंबा हो सकता है। Miscanthus ठंडा और सूखा सहनशीलता और पानी उपयोग दक्षता के संबंध में स्विचग्रास के समान है। Miscanthus वाणिज्यिक संघ को एक दहनशील ऊर्जा स्रोत के रूप में यूरोपीय संघ में उगाया जाता है।

मकई के कोब्स और मकई स्टॉवर सबसे लोकप्रिय कृषि बायोमास हैं।

यह सुझाव दिया गया है कि कुड्ज़ू बायोमास का एक मूल्यवान स्रोत बन सकता है।

पर्यावरणीय प्रभाव
जीवाश्म ईंधन के विकल्प के रूप में अपनी व्यवहार्यता को निर्धारित करने में ईंधन के उत्पादन से पर्यावरणीय प्रभाव एक महत्वपूर्ण कारक है। लंबे समय तक, उत्पादन लागत, पर्यावरणीय ramifications, और ऊर्जा उत्पादन में छोटे अंतर बड़े प्रभाव हो सकता है। यह पाया गया है कि सेल्यूलोसिक इथेनॉल सकारात्मक शुद्ध ऊर्जा उत्पादन का उत्पादन कर सकता है। जीवाश्म ईंधन की तुलना में मकई इथेनॉल और सेल्यूलोसिक इथेनॉल से ग्रीन हाउस गैस (जीएचजी) उत्सर्जन में कमी कठोर है। मकई इथेनॉल समग्र जीएचजी उत्सर्जन को लगभग 13% तक कम कर सकता है, जबकि यह आंकड़ा सेल्यूलोसिक इथेनॉल के लिए लगभग 88% या अधिक है। साथ ही, सेल्यूलोसिक इथेनॉल कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन को लगभग शून्य तक कम कर सकता है।

croplands
वर्तमान वैकल्पिक ईंधन की व्यवहार्यता के लिए एक प्रमुख चिंता आवश्यक सामग्रियों का उत्पादन करने के लिए आवश्यक फसल भूमि है। उदाहरण के लिए, मकई इथेनॉल ईंधन के लिए मकई का उत्पादन फसललैंड के साथ प्रतिस्पर्धा करता है जिसका उपयोग खाद्य विकास और अन्य फीडस्टॉक्स के लिए किया जा सकता है। इस और सेल्यूलोसिक इथेनॉल उत्पादन के बीच का अंतर यह है कि सेल्यूलोसिक सामग्री व्यापक रूप से उपलब्ध है और चीजों के बड़े संसाधन से ली गई है। सेल्यूलोसिक इथेनॉल उत्पादन के लिए उपयोग की जाने वाली कुछ फसलों में स्विचग्रास, मकई स्टॉवर और हाइब्रिड पोप्लर शामिल हैं। ये फसलें तेजी से बढ़ रही हैं और कई प्रकार की भूमि पर उगाई जा सकती हैं जो उन्हें अधिक बहुमुखी बनाती हैं। सेल्यूलोसिक इथेनॉल लकड़ी के अवशेषों (चिप्स और भूसा) से भी बनाया जा सकता है, कचरा या कचरा, कागज और सीवेज कीचड़, अनाज के भूसे और घास जैसे नगरपालिका ठोस अपशिष्ट। यह विशेष रूप से पौधों की सामग्री के गैर-खाद्य भाग हैं जिनका उपयोग सेल्यूलोसिक इथेनॉल बनाने के लिए किया जाता है, जो उत्पादन में खाद्य उत्पादों का उपयोग करने की संभावित लागत को भी कम करता है।

बायोमास के उद्देश्य के लिए बढ़ती फसलों की प्रभावशीलता साजिश के भौगोलिक स्थान के आधार पर काफी भिन्न हो सकती है। उदाहरण के लिए, वर्षा और सूरज की रोशनी के जोखिम जैसे कारक फसलों को बनाए रखने के लिए आवश्यक ऊर्जा इनपुट को बहुत प्रभावित कर सकते हैं, और इसलिए समग्र ऊर्जा उत्पादन को प्रभावित करते हैं। पांच वर्षों से किए गए एक अध्ययन से पता चला है कि बायोमास ऊर्जा फसल के रूप में विशेष रूप से स्विचग्रास बढ़ाना और प्रबंधन करना उत्पादन के दौरान उपभोग की तुलना में 500% या अधिक अक्षय ऊर्जा का उत्पादन कर सकता है। जीएचजी उत्सर्जन और कार्बन डाइऑक्साइड के स्तर पारंपरिक गैसोलीन की तुलना में सेल्यूलोसिक इथेनॉल का उपयोग करने से भी काफी कम हो गए थे।

मकई आधारित बनाम घास आधारित
2008 में, इथेनॉल उत्पादन के लिए समर्पित स्विचग्रास की केवल थोड़ी सी मात्रा थी। बड़े पैमाने पर उत्पादन पर इसे उगाए जाने के लिए इसे मुख्य रूप से कृषि भूमि के मौजूदा उपयोगों के साथ प्रतिस्पर्धा करनी चाहिए, मुख्य रूप से फसल वस्तुओं के उत्पादन के लिए। संयुक्त राज्य अमेरिका की 2.26 बिलियन एकड़ (9.1 मिलियन किमी 2) असुरक्षित भूमि, 33% वनभूमि, 26% चरागाह और घास का मैदान, और 20% फसल भूमि है। 2005 में ऊर्जा विभाग और कृषि विभाग द्वारा किए गए एक अध्ययन में यह निर्धारित किया गया था कि देश के तरल परिवहन ईंधन के 30% या अधिक उपयोग को प्रतिस्थापित करने के लिए सालाना 1 अरब से अधिक सूखे टन बायोमास के उत्पादन को बनाए रखने के लिए पर्याप्त उपलब्ध भूमि संसाधन उपलब्ध हैं या नहीं। अध्ययन में पाया गया कि कृषि और वानिकी प्रथाओं में छोटे बदलाव करके और वानिकी उत्पादों, भोजन और फाइबर की मांगों को पूरा करके इथेनॉल उपयोग के लिए 1.3 बिलियन सूखे टन बायोमास उपलब्ध हो सकते हैं। टेनेसी विश्वविद्यालय द्वारा किए गए एक हालिया अध्ययन में बताया गया है कि पेट्रोलियम के उपयोग को 25 प्रतिशत तक ऑफसेट करने के लिए 100 मिलियन एकड़ (400,000 किमी 2, या 154,000 वर्ग मील) फसल भूमि और चरागाह को स्विचग्रास उत्पादन में आवंटित करने की आवश्यकता होगी।

वर्तमान में, मकई सेल्यूलोसिक इथेनॉल की तुलना में इथेनॉल में प्रक्रिया करने के लिए आसान और कम महंगी है। ऊर्जा विभाग का अनुमान है कि सेल्यूलोसिक इथेनॉल का उत्पादन करने के लिए प्रति गैलन प्रति 2.20 डॉलर खर्च होता है, जो मकई से इथेनॉल जितना दोगुना होता है। एंजाइम जो प्लांट सेल दीवार ऊतक को नष्ट करते हैं, मकई के लिए 3 गैलन प्रति गैलन की तुलना में इथेनॉल प्रति गैलन प्रति 30 से 50 सेंट खर्च करते हैं। ऊर्जा विभाग 2012 तक उत्पादन लागत को 1.07 डॉलर प्रति गैलन तक कम करने की उम्मीद करता है। हालांकि, सेल्यूलोसिक बायोमास मक्का की तुलना में उत्पादन करने के लिए सस्ता है, क्योंकि इसमें ऊर्जा, उर्वरक, जड़ी-बूटियों जैसे कम इनपुट की आवश्यकता होती है, और इसके साथ ही कम मिट्टी के कटाव और मिट्टी की प्रजनन क्षमता में सुधार होता है। इसके अतिरिक्त, रूपांतरण संयंत्र को संचालित करने और बिजली का उत्पादन करने के लिए आवश्यक ईंधन प्रदान करने के लिए इथेनॉल बनाने के बाद छोड़े गए गैर-निष्पादन योग्य और अनवरोधित ठोस पदार्थों को जला दिया जा सकता है। मकई आधारित इथेनॉल पौधों को चलाने के लिए उपयोग की जाने वाली ऊर्जा कोयले और प्राकृतिक गैस से ली जाती है। स्थानीय स्व-रिलायंस संस्थान का अनुमान है कि वाणिज्यिक संयंत्रों की पहली पीढ़ी से सेल्यूलोसिक इथेनॉल की लागत प्रोत्साहनों को छोड़कर $ 1.90- $ 2.25 प्रति गैलन रेंज में होगी। यह मकई से इथेनॉल के लिए $ 1.20- $ 1.50 प्रति गैलन की वर्तमान लागत और नियमित गैसोलीन (जो सब्सिडी और कर लगाया जाता है) के लिए $ 4.00 प्रति गैलन से अधिक की वर्तमान खुदरा कीमत की तुलना करता है।

जैव ईंधन के उपयोग को बढ़ाने के प्रमुख कारणों में से एक ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन को कम करना है। गैसोलीन की तुलना में, इथेनॉल क्लीनर जलता है, इस प्रकार हवा में कम कार्बन डाइऑक्साइड और समग्र प्रदूषण डालता है। इसके अतिरिक्त, दहन से केवल धुएं के निम्न स्तर उत्पन्न होते हैं। अमेरिकी ऊर्जा विभाग के अनुसार, सेलूलोज़ से इथेनॉल गैसोलीन और मक्का-आधारित इथेनॉल की तुलना में 86 प्रतिशत तक ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन को कम करता है, जो 52 प्रतिशत तक उत्सर्जन को कम करता है। गैसोलीन से कार्बन डाइऑक्साइड गैस उत्सर्जन 85% कम दिखाया गया है। सेल्यूलोसिक इथेनॉल ग्रीन हाउस प्रभाव में थोड़ा योगदान देता है और मक्का-आधारित इथेनॉल की तुलना में पांच गुना बेहतर शुद्ध ऊर्जा संतुलन होता है। जब ईंधन के रूप में उपयोग किया जाता है, सेल्यूलोसिक इथेनॉल कम सल्फर, कार्बन मोनोऑक्साइड, कण, और ग्रीनहाउस गैसों को जारी करता है। सेल्यूलोसिक इथेनॉल को उत्पादक कार्बन कमी क्रेडिट अर्जित करना चाहिए, जो कि इथेनॉल के लिए मक्का विकसित करने वाले उत्पादकों से अधिक है, जो प्रति गैलन लगभग 3 से 20 सेंट है।

यह जीवाश्म ईंधन से 0.76 जे ऊर्जा ऊर्जा लेता है ताकि मकई से इथेनॉल के 1 जे लायक का उत्पादन हो सके। इस कुल में उर्वरक, ट्रैक्टर ईंधन, इथेनॉल संयंत्र संचालन इत्यादि के लिए जीवाश्म ईंधन का उपयोग शामिल है। अनुसंधान से पता चला है कि जीवाश्म ईंधन प्राइरी घास से इथेनॉल की मात्रा पांच गुना अधिक उत्पादन कर सकता है, नीति के अध्यक्ष टेरी रिले के अनुसार, थियोडोर रूजवेल्ट संरक्षण भागीदारी। संयुक्त राज्य अमेरिका के ऊर्जा विभाग ने निष्कर्ष निकाला है कि मकई आधारित इथेनॉल उत्पादन के लिए आवश्यक 26 प्रतिशत अधिक ऊर्जा प्रदान करता है, जबकि सेल्यूलोसिक इथेनॉल 80 प्रतिशत अधिक ऊर्जा प्रदान करता है। सेल्यूलोसिक इथेनॉल बढ़ने और इसे बदलने के लिए 80 प्रतिशत अधिक ऊर्जा पैदा करता है। इथेनॉल में मकई को मोड़ने की प्रक्रिया के बारे में 1700 गुना (मात्रा के अनुसार) इथेनॉल के रूप में उतना ही पानी की आवश्यकता होती है। [संदिग्ध – चर्चा] इसके अतिरिक्त, यह अपशिष्ट में 12 गुना मात्रा छोड़ देता है। अनाज इथेनॉल केवल पौधे के खाद्य भाग का उपयोग करता है।

सेलूलोज़ का उपयोग भोजन के लिए नहीं किया जाता है और इसे दुनिया के सभी हिस्सों में उगाया जा सकता है। सेल्यूलोसिक इथेनॉल का उत्पादन करते समय पूरे संयंत्र का उपयोग किया जा सकता है। स्विचग्रास मक्का की तुलना में प्रति एकड़ जितना ज्यादा इथेनॉल पैदा करता है। इसलिए, उत्पादन के लिए कम भूमि की आवश्यकता होती है और इस प्रकार कम आवास विखंडन होता है। बायोमास सामग्री को उर्वरक, जड़ी-बूटियों और अन्य रसायनों जैसे कम इनपुट की आवश्यकता होती है जो वन्यजीवन के जोखिम पैदा कर सकते हैं। उनकी व्यापक जड़ें मिट्टी की गुणवत्ता में सुधार करती हैं, क्षरण को कम करती हैं, और पोषक तत्वों को पकड़ती हैं। परंपरागत कमोडिटी फसल उत्पादन की तुलना में, हर्बेसियस ऊर्जा फसलों में 90% से अधिक की मिट्टी के कटाव को कम किया जाता है। यह ग्रामीण समुदायों के लिए बेहतर जल गुणवत्ता में अनुवाद कर सकता है। इसके अतिरिक्त, जड़ी-बूटियों की ऊर्जा फसलों में अपशिष्ट मिट्टी के लिए कार्बनिक पदार्थ शामिल होते हैं और मिट्टी के कार्बन में वृद्धि हो सकती है, जो जलवायु परिवर्तन पर प्रत्यक्ष प्रभाव डाल सकती है, क्योंकि मिट्टी कार्बन हवा में कार्बन डाइऑक्साइड को अवशोषित कर सकता है। कमोडिटी फसल उत्पादन की तुलना में, बायोमास सतह के प्रवाह और नाइट्रोजन परिवहन को कम कर देता है। स्विचग्रास विभिन्न वन्यजीव निवास, मुख्य रूप से कीड़े और जमीन पक्षियों के लिए एक पर्यावरण प्रदान करता है। संरक्षण रिजर्व कार्यक्रम (सीआरपी) भूमि बारहमासी घास से बना है, जिसका उपयोग सेल्यूलोसिक इथेनॉल के लिए किया जाता है, और उपयोग के लिए उपलब्ध हो सकता है।

वर्षों से अमेरिकी किसानों ने ज्वार और मक्का जैसी फसलों के साथ पंक्ति फसल का अभ्यास किया है। इस वजह से, वन्यजीवन पर इन प्रथाओं के प्रभाव के बारे में बहुत कुछ पता है। मकई इथेनॉल में वृद्धि का सबसे महत्वपूर्ण प्रभाव अतिरिक्त भूमि होगी जिसे कृषि उपयोग में परिवर्तित किया जाना चाहिए और बढ़ते क्षरण और उर्वरक के उपयोग को कृषि उत्पादन के साथ-साथ जाना होगा। मकई के उपयोग के माध्यम से हमारे इथेनॉल उत्पादन में वृद्धि से वन्यजीवन पर नकारात्मक प्रभाव पैदा हो सकते हैं, जिसकी परिमाण उत्पादन के पैमाने पर निर्भर करेगी और क्या इस बढ़ते उत्पादन के लिए उपयोग की जाने वाली भूमि पहले निष्क्रिय थी, प्राकृतिक राज्य में, या अन्य पंक्ति के साथ लगाई गई थी फसलों। एक और विचार यह है कि एक स्विचग्रास मोनोकल्चर लगाने या विभिन्न प्रकार के घास और अन्य वनस्पतियों का उपयोग करना है या नहीं। जबकि वनस्पति प्रकारों का मिश्रण बेहतर वन्यजीव आवास प्रदान करेगा, तकनीक अभी तक विकसित नहीं हुई है ताकि विभिन्न घास प्रजातियों या वनस्पति प्रकारों के मिश्रण को बायोथेनॉल में शामिल किया जा सके। बेशक, सेल्यूलोसिक इथेनॉल उत्पादन अभी भी अपने बचपन में है, और विभिन्न वनस्पतियों का उपयोग करने की संभावना monocultures के बजाय आगे की खोज के लायक है अनुसंधान के रूप में जारी है।

नोबेल पुरस्कार विजेता पॉल क्रुटेन द्वारा किए गए एक अध्ययन में पाया गया कि मक्का से उत्पादित इथेनॉल में तेल की तुलना में “शुद्ध जलवायु वार्मिंग” प्रभाव पड़ा जब पूर्ण जीवन चक्र मूल्यांकन मकई इथेनॉल उत्पादन के दौरान होने वाले नाइट्रस ऑक्साइड (एन 20) उत्सर्जन को सही ढंग से मानता है। क्रुटन ने पाया कि कम नाइट्रोजन मांग, जैसे कि घास और वुडी कार्पिस प्रजातियों के साथ फसलों में अधिक अनुकूल जलवायु प्रभाव होते हैं।