셀룰로오스 에탄올 경제

셀룰로오스 에탄올은 리그 노 셀룰로오스 (lignocellulose)에서 생산되는 바이오 연료의 일종으로 식물의 대부분을 차지하는 구조재입니다. 리그 노 셀룰로오스는 주로 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스 및 리그닌으로 구성된다. 옥수수 stover, Panicum virgatum (switchgrass), Miscanthus 잔디 종, 나무 칩 및 잔디와 나무 유지의 부산물은 에탄올 생산을위한 대중적인 셀룰로오스 재료의 일부입니다. 리그 노 셀룰로오스로부터 에탄올을 생산하는 것은 옥수수 및 사탕 수수와 같은 원료와 비교하여 풍부하고 다양한 원료의 이점을 지니지 만 발효에 의해 에탄올을 생산하기 위해 전형적으로 사용되는 미생물에 당 모노머를 이용할 수 있도록 더 많은 양의 가공이 필요하다.

Switchgrass와 Miscanthus는 에이커 당 생산성이 높기 때문에 오늘날 연구되고있는 주요 바이오 매스 물질입니다. 그러나 셀룰로오스는 농작물이나 성장에 필요한 비용없이 전세계의 거의 모든 자연, 자라는 식물, 나무, 부시, 초원, 숲 및 들판에 포함되어 있습니다.

셀룰로오스 에탄올의 장점 중 하나는 재구성 된 가솔린보다 온실 가스 배출량 (GHG)을 85 % 감소시키는 것입니다. 대조적으로, 공정에 에너지를 제공하기 위해 천연 가스를 가장 자주 사용하는 전분 에탄올 (예 : 옥수수)은 전분 기반 공급 원료가 생산되는 방식에 따라 온실 가스 배출량을 전혀 줄이지 못할 수 있습니다. 2011 년 National Academy of Sciences에 따르면, 리그 노 셀룰로스 바이오 매스를 연료로 전환시키는 상업적으로 실행 가능한 바이오 정제소는 존재하지 않는다. 규정에 의해 요구되는 양의 셀룰로오스 에탄올 생산 부재는 2013 년 1 월 25 일에 발표 된 컬럼비아 특별구 (Columbia District) 결정에 대한 미국 항소 법원의 근거로, 미국의 자동차 및 트럭 연료 생산자에게 부과 된 요건을 무효화했습니다. 환경 보호국은 제품에 셀룰로오스 바이오 연료를 추가해야합니다. 이 문제는 다른 많은 어려운 생산 과제와 함께 조지 워싱턴 대학의 정책 연구자들에게 “단기적으로, [셀룰로오스] 에탄올은 휘발유 대체 물질의 에너지 안보와 환경 목표를 충족시킬 수 없다”고 주장했다.

역사
프랑스의 화학자 인 Henri Braconnot은 1819 년에 황산으로 처리하여 셀룰로오스가 당으로 가수 분해 될 수 있다는 것을 최초로 발견했습니다. 그런 다음 가수 분해 된 설탕은 발효를 통해 에탄올을 형성하도록 가공 될 수있었습니다. 최초의 상업화 된 에탄올 생산은 셀룰로오스를 가수 분해하기 위해 산이 사용 된 독일에서 1898 년에 시작되었습니다. 미국에서는 Standard Alcohol Company가 1910 년 사우스 캐롤라이나에 최초의 셀룰로오스 에탄올 생산 공장을 개설했습니다. 나중에 루이지애나에 두 번째 공장이 생겼습니다. 그러나 제 1 차 세계 대전이 끝난 후 경제적 이유로 두 식물 모두 폐쇄되었습니다.

나무에서 에탄올을위한 공정을 상업화하는 첫 번째 시도는 1898 년 독일에서 행해졌 다. 그것은 희석 된 산을 사용하여 셀룰로오스를 포도당으로 가수 분해하고, 목재 폐기물 100kg 당 에탄올 7.6 리터를 생산할 수 있었다. 갤런 (68 L) / 톤). 독일인들은 곧 바이오 매스 톤 당 약 50 US gallon (190 L)의 수확량에 최적화 된 산업 공정을 개발했습니다. 이 과정은 곧 미국으로 향했고, 제 1 차 세계 대전 동안 남동부에있는 두 개의 상업 플랜트가 절정에 달했다.이 플랜트는 “미국 공정”(일 단계 희석 황산 가수 분해)을 사용했다. 생산량은 원래의 독일 공정 (50 대 50 에탄올 25 US 갈론 (95 L))의 절반 이었지만 미국 공정의 처리량은 훨씬 더 높았다. 목재 생산량이 감소하자 제 1 차 세계 대전이 끝난 직후 공장이 폐쇄되었습니다. 그동안 USFS의 산림 제품 연구소 (Forest Products Laboratory)에서 묽은 산 가수 분해에 대한 연구는 꾸준히 진행되었습니다. 제 2 차 세계 대전 중 미국은 다시 셀룰로오스 에탄올로 바뀌었고 이번에는 부타디엔으로 전환하여 합성 고무를 생산했습니다. Vulcan Copper and Supply Company는 톱밥을 에탄올로 전환하는 플랜트를 건설하고 운영하기로 계약했습니다. 이 공장은 임산물 연구소 (Forest Products Laboratory)에서 개발 한 원래의 독일 Scholler 공정을 수정 한 것입니다.이 공장은 건조 톤당 50 US gal (190 L)의 에탄올 생산량을 달성했지만 여전히 수익성이 없었으며 전쟁 후에 폐쇄되었습니다.

지난 20 년간 효소 기술의 급속한 발전으로 산 가수 분해 과정은 점차 효소 가수 분해로 대체되었습니다. 원료의 화학적 전처리는 헤미셀룰로오스를 예비 가수 분해 (분리)해야하므로보다 효과적으로 당으로 전환 될 수 있습니다. 희석 된 산 전처리는 USFS의 임산물 연구소 (Forest Products Laboratory)에서 목재의 산 가수 분해에 대한 초기 연구를 토대로 개발되었습니다. 최근에, 위스콘신 – 매디슨 대학 (University of Wisconsin-Madison)과 함께 임산물 연구소 (Forest Products Laboratory)는 목재 셀룰로오스의 강력한 효소 적 가수 분해를위한 리그 노 셀룰로스의 회귀 (recalcitrance)를 극복하기 위해 아황산염 전처리를 개발했습니다.

조지 W. 부시 미국 대통령은 2006 년 1 월 31 일에 발표 된 연두 교서에서 셀룰로오스 에탄올의 사용을 확대 할 것을 제안했다. 부시 대통령은 2007 년 1 월 23 일 자신의 연두 교서에서 2017 년까지 350 억 갤런 (130,000,000m3) 에탄올에 대한 제안 된 위임장을 발표했다. 옥수수 전분에서 에탄올의 최대 생산량은 150 억 US 2017 년까지 200 억 갤런 (76,000,000m3)에 달하는 셀룰로오스 에탄올 생산을위한 제안 된 위임장을 암시하고있다. 부시의 제안 계획은 셀룰로오스 에탄올에 대한 20 억 달러 (2007 년에서 2017 년까지)의 자금을 포함한다 2007 년 1 월 27 일 미 농무부 (USDA)가 발표 한 추가 16 억 달러 (2007 년에서 2017 년까지)

2007 년 3 월 미국 정부는 우드 칩, 스위치 그래스, 감귤류 껍질과 같은 비 전통적 원천으로부터 에탄올 생산을 시작하기위한 3 억 8500 만 달러의 교부금을 수여했습니다. 선택한 6 개 프로젝트 중 절반은 열 화학적 방법을 사용하고 나머지 절반은 셀룰로오스 에탄올 방법을 사용합니다.

미국 회사 Range Fuels은 2007 년 7 월 조지아 주에서 미국 최초의 상업용 규모의 1 억 갤런 (38 만 m3) 규모의 셀룰로오스 에탄올 공장 건설 허가를 수여했다고 발표했다. 건설은 2007 년 11 월에 시작되었습니다. Range Fuels 공장은 조지 아주 Soperton에 건설되었지만 2011 년 1 월에 에탄올을 생산하지 않고 폐쇄되었습니다. 미국 에너지 부 (Department of Energy)로부터 7,600 만 달러의 보조금과 조지아 주 (州)로부터 6 백만 달러, 그리고 미국 바이오 리파이너리 보조 프로그램 (Biorefinery Assistance Program)에 의해 보증 된 8 천만 달러의 대출금을 받았다. 미국과 브라질은 1970 년대 이후 에탄올의 두 가지 생산자였다.

경제학
재생 가능한 연료 자원으로의 전환은 이제 수년 동안 목표였습니다. 그러나 대부분의 생산은 옥수수 에탄올을 사용합니다. 2000 년에는 미국에서만 62 억 리터가 생산되었지만이 수치는 2010 년에 800 억 리터로 500 억 리터로 확장되었습니다. 미국 환경 보호국 (US Environmental Protection Agency)이 2007 재생 가능 연료 기준 (Refinable Fuel Standard, RFS)을 시행 한 이후 재생 가능한 연료 자원으로 전환하려는 정부의 압력이 분명 해졌다. 재생 가능 연료의 일정 비율이 연료 제품에 포함되어야한다는 요구가 있었다. 옥수수 에탄올에서 셀룰로오스 에탄올 생산으로의 전환은 미국 정부에 의해 강력하게 추진되었다. 이러한 정책이 시행되고 정부가 셀룰로오스 에탄올 시장을 창출하려는 시도가 있었음에도 불구하고 2010 년과 2011 년에이 연료의 상업적 생산이 없었습니다. 에너지 독립 및 안전 법안은 원래 1 억, 2 억 5 천만 갤런 2010 년, 2011 년 및 2012 년 각각. 그러나 2012 년 현재 셀룰로오스 에탄올의 생산량은 표적과 거리가 멀어 약 1050 만 갤런 정도가 될 것으로 예상됩니다. 2007 년 한해 동안 미국 정부는 셀룰로오스 에탄올 프로젝트에 10 억 달러를, 중국은 셀룰로오스 에탄올 연구에 5 억 달러를 투자했다.

기존 상업화 된 공장 데이터가 없기 때문에 가장 일반적으로 사용되는 정확한 생산 방법을 결정하기가 어렵습니다. 모델 시스템은 서로 다른 기술 비용을 비교하려고 시도하지만 이러한 모델은 상업용 비용에 적용 할 수 없습니다. 현재, 작은 규모의 셀룰로오스 생산을 시연하는 많은 시범 및 시연 시설이 열려 있습니다. 이러한 주요 시설은 아래 표에 요약되어 있습니다.

파일럿 규모 리그 노 셀룰로오스 에탄올 공장의 시동 비용이 높습니다. 2007 년 2 월 28 일 미합중국 정부는 6 종의 셀룰로오스 에탄올 공장에 3 억 8500 만 달러의 보조금을 지원한다고 발표했다. 이 보조금은 투자 비용의 40 %를 차지합니다. 나머지 60 %는 해당 시설의 발기인으로부터 온 것입니다. 따라서 약 1 억 4 천만 갤런 (530,000 m3)의 용량에 총 10 억 달러가 투자 될 것입니다. 이것은 파일럿 플랜트에 대한 자본 투자 비용으로 연간 7 갤런의 생산 능력으로 변환됩니다. 미래 자본 비용은 더 낮을 것으로 예상됩니다. 옥수수 자체 비용은 스위치 그라스 또는 폐기물 바이오 매스보다 상당히 높지만 옥수수 대 에탄올 공장은 연간 갤런 용량이 약 1 ~ 3 달러입니다.

2007 년 현재 에탄올은 과일과 곡물에서 얻은 설탕이나 전분에서 주로 생산됩니다. 대조적으로, 셀룰로오스 에탄올은 목재, 짚 및 식물 구조의 많은 부분의 주성분 인 셀룰로오스로부터 얻어진다. 셀룰로오스는 인간에 의해 소화 될 수 없으므로, 셀룰로오스의 생산은 식량 생산에서 셀룰로오스 생산으로의 토지 전환 이외의 식량 생산과 경쟁하지 않는다 (최근 밀 가격 상승으로 인해 문제가되기 시작했다). 따라서 원재료 톤당 가격은 곡물이나 과일 가격보다 훨씬 싸다. 또한, 셀룰로오스는 식물의 주성분이기 때문에 전체 식물을 수확 할 수 있습니다. 그 결과 최상의 작물 곡물을위한 4-5 톤 / 에이커 (9-11 톤 / 헥타르) 대신에 에이커 당 최대 10 톤 (22t / ha)의 훨씬 더 높은 수확량을 얻을 수 있습니다.

원료는 풍부합니다. 에탄올 생산에 사용될 수있는 셀룰로오스 함유 원료의 추정치는 3 억 2,300 만 톤으로 매년 미국에서만 폐기되고있다. 여기에는 도시 목재 폐기물 3680 만 톤, 1 차 밀 잔류 물 90,000,000 톤, 산림 잔여 물 45,000,000 톤, 옥수수 가루 및 밀짚 1 만 5 백 7 십만 톤이 포함됩니다.효과적이고 비용 효과가 좋은 hemi (셀룰라아제) 효소 또는 다른 공정을 사용하여 에탄올로 변환하면 미국의 현재 연료 소비의 30 % 정도를 제공 할 수 있습니다. 더욱이, 농업 분야에서 한계가있는 땅이라도 스위치 그라스와 같은 셀룰로오스 생산 작물로 심어 져 현재의 모든 석유 수입을 미국으로 대체하기에 충분한 생산량이 될 수있다.

종이, 골판지 및 포장은 캘리포니아 집적 폐기물 관리위원회 (California Integrated Waste Management Board)의 도시 프로파일에 따라 모든 유기 시립 고체 폐기물 (MSW)의 41.26 %에 해당하는 미국의 매립 식 쓰레기의 상당 부분을 차지합니다. 이 도시 프로파일은 평방 마일 당 2,413의 평균 인구 밀도가 지속되는 매립지 당 매일 612.3 톤 (555.5 톤)의 누적을 설명합니다. 석고 보드를 제외한이 모든 것들은 셀룰로오스를 함유하고 있으며 셀룰로스는 에탄올로 변형 될 수 있습니다. 이러한 제품의 분해로 인해 강력한 온실 가스 인 메탄이 생성되므로 추가 환경 편익이있을 수 있습니다.

셀룰로오스 에탄올 전환을 통한 고형 폐기물 처분의 감소는 지방 정부 및 주정부의 고형 폐기물 처분 비용을 감소시킬 것이다. 미국의 각 사람은 매일 2.7kg (2.0kg)의 쓰레기를 버리는 것으로 추산됩니다. 그 중 37 %에는 주로 셀룰로오스 인 폐지가 들어 있습니다. 셀룰로오스를 함유 한 폐지를 244,000 톤 / 일 처리합니다. 셀룰로오스 에탄올을 생산하는 원료는 무료 일뿐만 아니라 비용이 부정적입니다. 즉, 에탄올 생산자가 비용을 지불 할 수 있습니다.

2006 년 6 월 한 미국 상원 청문회에서 현재 셀룰로오스 에탄올 생산에 드는 비용은 미국 갤런 당 2.25 달러 (미화 0.59 달러 / 리터)로, 현재의 변환 효율이 좋지 않아서라고합니다. 이 가격으로, 에탄올의 에너지 함량을 감안하면 배럴당 오일 (42 US gallons (160 L))을 대체하는 데 약 120 달러가들 것입니다.그러나 에너지 부는 낙관적이며 연구 기금 배증을 요청했다. 같은 상원 청문회는 연구 목표가 2012 년까지 미국 갤런 당 1.07 달러 (US $ 0.28 / 리터)로 생산 비용을 줄이는 것이라고 말했습니다. “셀룰로오스 에탄올의 생산은 국가의 진정한 에너지 다양성을 향한 단계 일뿐만 아니라, 그러나 화석 연료에 대한 매우 비용 효율적인 대안으로, 석유 전쟁에서 진보 된 무기이다 “라고 Khosla Ventures의 관리 파트너 인 Vinod Khosla는 말했다. 그는 최근 로이터 통신의 글로벌 바이오 연료 정상 회담에서 1 달러로 하락하는 셀룰로오스 연료 가격 10 년 안에 갤런 당.

2010 년 9 월 블룸버그 (Bloomberg)의 보고서는 유럽의 바이오 매스 기반 시설과 미래 정제소 개발을 분석했다. 2010 년 8 월 에탄올 1 리터에 대한 예상 가격은 1g 당 0.51 유로, 2 그램 당 0.71 유로입니다. [명확한 설명이 필요합니다] 보고서는 유럽이 현재 톤당 50 달러까지의 미국 보조금을 복사해야한다고 제안했습니다.

최근에 연료 제품의 선두 주자 인 BP는 2012 년 10 월 25 일에 3 억 5 천만 달러 규모의 상용 규모 공장을 취소한다고 발표했습니다. 이 공장은 플로리다의 Highlands County에있는 공장에서 1 년에 3 천 6 백만 갤런을 생산할 것으로 추정됩니다. BP는 Energy Biosciences Institute에서 바이오 연료 연구를 위해 5 억 달러를 제공했습니다. 제너럴 모터스 (General Motors, GM)는 또한 셀룰로오스 회사들에보다 구체적으로 매스컴 (Mascoma)과 코스 카타 (Coskata)에 투자했다. 건설 중이거나 향하고있는 많은 회사가 있습니다. Abengoa는 리그 노 셀룰로오스를 발효 가능한 당으로 전환시키는 균류 Myceliophthora thermophila를 기반으로 한 기술 플랫폼에 연간 2 천 5 백만 갤런의 공장을 건설 중이다. 시인은 또한 아이오와 주 Emmetsburg에서 연간 2 억 달러, 2 천 5 백만 갤런을 생산하고 있습니다.Valero와 제휴 한 Mascoma는 미시간 주 Kinross에서 연간 2 천만 갤런을 생산할 의사를 표명했습니다. 중국 알콜 자원 공사 (China Alcohol Resource Corporation)는 지속적인 작업으로 6.4 백만 리터의 셀룰로오스 에탄올 공장을 개발했습니다.

2013 년부터, 브라질 회사 인 GranBio는 바이오 연료와 생화학 물질 생산 업체가되기 위해 노력하고 있습니다. 가족 소유의 회사는 그룹의 첫 번째 산업 설비가 될 브라질 알라 고 아스 주에서 연간 8,200 만 리터의 셀룰로오스 에탄올 공장 (2G 에탄올)을 시운전하고 있습니다. GranBio의 2 세대 에탄올 공장은 Grupo Carlos Lyra가 운영하는 1 세대 에탄올 공장에 통합되어 있으며 Beta Renewables의 공정 기술, Novozymes의 효소 및 DSM의 효모를 사용합니다. 2013 년 1 월에 착공 한이 공장은 최종 시운전 중에 있습니다. GranBio Annual Financial Records에 따르면 총 투자액은 2 억 800 만 달러입니다.

공급 원료
일반적으로 두 가지 유형의 공급 원료가있다 : 산림 (우디) 바이오 매스와 농업용 바이오 매스. 미국에서는 연간 약 14 억 톤의 바이오 매스를 지속적으로 생산할 수 있습니다. 삼림 바이오 매스는 약 3 억 7 천만 톤 또는 30 %입니다. 산림 바이오 매스는 셀룰로오스와 리그닌의 함량이 높고 헤미셀룰로오스와 재의 함량이 농업용 바이오 매스보다 낮다. 전처리 가수 분해물 발효에서의 어려움 및 낮은 에탄올 수율, 특히 크 실로 오스와 같은 탄소 헤미셀룰로오스 당이 매우 높은 산물 바이오 매스는 농업용 바이오 매스보다 중요한 장점을 가지고있다. 산림 바이오 매스는 또한 운송 비용을 크게 줄이는 높은 밀도를 가지고 있습니다. 장기간 보관을하지 않아도 수확 될 수 있습니다. 산림 바이오 매스의 0 회분에 가까운 함량은 운송 및 가공시 사하중을 상당히 감소시킵니다. 생물 다양성의 필요성을 충족시키기 위해 산림 바이오 매스는 미래의 생물 기반 경제에서 중요한 바이오 매스 공급 원료 공급 믹스가 될 것입니다. 그러나 임산물 바이오 매스는 농업용 바이오 매스보다 훨씬 더 상식 적이 지 않다. 최근 USDA 산림 제품 연구소 (Forest Products Laboratory)와 위스콘신 – 매디슨 대학 (University of Wisconsin-Madison)은 자일란 함유량이 낮은 침엽수 생물을 포함한 산림 (우디) 바이오 매스의 강한 회귀 현상을 극복 할 수있는 효율적인 기술을 개발했습니다. 단기 회전 집중적 인 양식이나 수목 경작은 산림 바이오 매스 생산에 거의 무한한 기회를 제공 할 수 있습니다.

쇄기 및 나무 꼭대기에서 나온 우드 칩과 톱 밀의 톱밥 및 폐지 펄프는 셀룰로오스 에탄올 생산을위한 일반적인 임업 바이오 매스 공급 원료입니다.

다음은 농업용 바이오 매스의 몇 가지 예이다.

Switchgrass (Panicum virgatum) 네이티브 tallgrass 대초원 잔디입니다. 튼튼하고 빠른 성장으로 알려진이 다년생 식물은 따뜻한 달에서 2 ~ 6 피트의 고원까지 자랍니다. Switchgrass는 swamplands, 평야, 시내를 포함하여 미국의 대부분의 지역에서 기슭 및 해안선을 따라 재배 할 수 있습니다. 주간 고속도로. 자체 파종 (파종 용 트랙터 없음, 잔디 깎기 용), 많은 질병과 해충에 강한, 비료 및 기타 화학 물질의 낮은 적용으로 높은 수확량을 산출 할 수 있습니다. 그것은 또한 가난한 토양, 범람, & amp; 가뭄; 토양의 품질을 향상시키고 뿌리 시스템의 종류로 인한 침식을 방지합니다.

Switchgrass는 연방 보전 예비 프로그램 (CRP)에 의해 보호되는 땅에 대한 승인 된 작물입니다. CRP는 작물이 최근 자라 난 땅에서 작물을 재배하지 않는 것에 대한 비용을 생산자에게 지불하는 정부 프로그램입니다. 이 프로그램은 토양 침식을 줄이고 수질을 향상 시키며 야생 생물 서식처를 증가시킵니다. CRP 토지는 꿩과 오리와 같은 고지대 게임과 많은 곤충의 서식지 역할을합니다. 바이오 연료 생산을위한 스위치 그라스는 생태 보존성을 높이고 CRP 프로그램의 비용을 낮출 수있는 CRP (Conservation Reserve Program) 토지에 사용하기 위해 고려되었습니다. 그러나 CRP 규칙을 수정하여 CRP 토지의 경제적 사용을 허용해야합니다.

Miscanthus × giganteus는 셀룰로오스 에탄올 생산을위한 또 다른 실행 가능한 공급 원료입니다. 이 잔디 종은 아시아 원산이며 Miscanthus sinensis와 Miscanthus sacchariflorus의 무균 3 배체 잡종입니다. 적은 물이나 비료를 공급하면서 최대 12 피트 (3.7 m)의 키가 자랄 수 있습니다. Miscanthus는 감기 및 가뭄 포용력과 물 사용 효율과 관련하여 switchgrass와 유사합니다. Miscanthus는 EU에서 가연성 에너지 원으로 상업적으로 재배되고 있습니다.

옥수수 속대와 옥수수 대들보는 가장 인기있는 농업용 바이오 매스입니다.

Kudzu가 바이오 매스의 귀중한 원천이 될 수 있다고 제안되었습니다.

옥수수 대 잔디 기반
2008 년에는 에탄올 생산 전용 스위치 그라스 만 사용되었습니다. 대규모 생산으로 재배되기 위해서는 주로 농작물의 생산을 위해 농지의 기존 용도와 경쟁해야합니다. 미국의 22 억 6 천만 에이커 (910 만 km2)의 미분양 지역 중 33 %는 삼림 지대, 26 %는 목초지와 초원, 20 %는 작물입니다. 2005 년에 미국 에너지 및 농업부 (Department of Energy and Agriculture)가 수행 한 연구에 따르면 현재 국가의 액체 수송 연료 사용량의 30 % 이상을 대체하기 위해 매년 10 억 톤 이상의 바이오 매스를 생산할 수있는 충분한 토지 자원이 있는지 여부가 결정되었습니다. 이 연구는 농업 및 임업 관행을 거의 변경하지 않고 임산물, 식품 및 섬유에 대한 요구를 충족시킴으로써 에탄올 사용에 사용할 수있는 13 억톤의 바이오 매스가 존재할 수 있다는 것을 발견했습니다. 테네시 대학 (University of Tennessee)이 최근 실시한 연구에 따르면 석유 사용을 25 % 상쇄하기 위해 스위치 글라스 생산에 1 억 에이커 (400,000 평방 킬로미터, 154,000 평방 마일)의 경작지와 목초지를 배분해야한다고보고했다.

Searchinger et al.의 요약
옥수수 에탄올과 가솔린 온실 가스 배출량의 비교
토지 이용의 유무에 관계없이
(연료 중 메가 줄 당 방출되는 이산화탄소 그램)
연료 종류
(우리)
탄소
강렬
절감
온실 가스
탄소
강렬
+ ILUC
절감
온실 가스
가솔린 92 92
옥수수 에탄올 74 -20 % 177 + 93 %
셀룰로오스 에탄올 28 -70 % 138 + 50 %
주 : E85에서 에탄올에 대한 2015 시나리오의 기본 가정을 사용하여 계산 됨. 
가솔린은 재래식 및 재구성 가솔린의 조합입니다.

현재, 옥수수는 셀룰로오스 에탄올에 비해 에탄올을 처리하는 것이 쉽고 저렴합니다. Department of Energy는 옥수수에서 에탄올의 두 배인 셀룰로오스 에탄올을 생산하는 데 갤런 당 약 $ 2.20의 비용이 소요될 것으로 추정합니다. 식물 세포벽 조직을 파괴하는 효소는 에탄올 1 갤론 당 30 ~ 50 센트이고 옥수수는 갤런 당 3 센트 다. Department of Energy는 2012 년까지 갤런 당 생산 비용을 갤런 당 1.07 달러로 줄이기를 희망합니다. 그러나 셀룰로오스 바이오 매스는 에너지, 비료, 제초제와 같은 투입물이 적기 때문에 토양 침식이 감소되고 토양 비옥도가 향상되기 때문에 옥수수보다 생산 비용이 저렴합니다. 또한 에탄올 제조 후 남은 발화되지 않은 고체와 전환되지 않은 고체는 전환 플랜트를 작동시키고 전기를 생산하는 데 필요한 연료를 공급하기 위해 연소 될 수 있습니다. 옥수수 기반의 에탄올 공장 운영에 사용되는 에너지는 석탄 및 천연 가스에서 추출됩니다. 지방 자치 단체 (Institute for Local Self-Reliance)는 1 세대 상업용 공장의 셀룰로오스 에탄올 가격이 인센티브를 제외하고 갤런 당 1.90 ~ 2.25 달러가 될 것으로 추정했다. 이는 옥수수에서 추출한 에탄올에 대한 갤런 당 1.20 ~ 1.50 달러의 현재 비용과 일반 휘발유 (보조금 및 과세 대상)에 대한 갤런 당 4.00 달러 이상의 현재 소매 가격과 비교됩니다.

바이오 연료의 사용을 증가시키는 주된 이유 중 하나는 온실 가스 배출을 줄이는 것이다. 가솔린에 비해 에탄올은 연소제를 연소시켜 이산화탄소와 대기 오염을 줄입니다. 또한, 연소로 인하여 스모그의 수준이 낮아집니다. 미국 에너지 부에 따르면 셀룰로오스의 에탄올은 가솔린과 옥수수 기반의 에탄올에 비해 온실 가스 배출량을 86 % 줄여 배출량을 52 % 줄인다. 이산화탄소 가스 배출량은 가솔린 배출량보다 85 % 낮습니다. 셀룰로오스 에탄올은 온실 효과에 거의 기여하지 않으며 옥수수 기반 에탄올보다 5 배 더 좋은 순 에너지 균형을 유지합니다. 셀룰로오스 에탄올은 연료로 사용될 때 유황, 일산화탄소, 미립자 및 온실 가스를 덜 방출합니다. 셀룰로오스 에탄올은 옥수수를 에탄올로 재배하는 생산자에게 주어지는 것보다 더 높은 생산자 탄소 감축 크레딧을 벌어야하는데, 이는 갤론 당 약 3 ~ 20 센트이다.

옥수수에서 1 J 에탄올을 생산하기 위해 화석 연료로부터 0.76 J의 에너지가 필요합니다. 이 총계에는 비료, 트랙터 연료, 에탄올 공장 운영 등에 사용되는 화석 연료 사용이 포함됩니다. 화석 연료는 대초원 목초에서 5 배 이상의 에탄올을 생산할 수 있다고 Terry Riley 정책 담당자가 밝혔습니다. 시어 도어 루스벨트 보존 파트너십. 미국 에너지 성은 옥수수 기반의 에탄올이 생산에 필요한 것보다 26 % 더 많은 에너지를 제공하는 반면 셀룰로오스 에탄올은 80 % 더 많은 에너지를 제공한다고 결론 지었다. 셀룰로오스 에탄올은 성장 및 전환에 필요한 에너지보다 80 % 더 많은 에너지를 생산합니다. 옥수수를 에탄올로 바꾸는 과정은 에탄올 생산량만큼 많은 양의 물을 필요로한다. [논란의 여지가있다] 또한 12 배의 물을 낭비한다. 곡물 에탄올은 식물의 식용 부분만을 사용합니다.

셀룰로오스는 식품에 사용되지 않으며 전 세계에서 재배 될 수 있습니다. 전체 식물은 셀룰로오스 에탄올을 생산할 때 사용할 수 있습니다. Switchgrass는 옥수수보다 에이커 당 2 배의 에탄올을 산출합니다. 따라서 생산을 위해 더 적은 토지가 필요하고 따라서 서식지 분열이 적습니다. 바이오 매스 물질은 비료, 제초제 및 야생 생물에게 위험을 줄 수있는 다른 화학 물질과 같은 투입물을 더 적게 필요로합니다. 그들의 광대 한 뿌리는 토양의 질을 향상시키고, 침식을 감소 시키며, 영양분 포획을 증가시킵니다. 초본 에너지 작물은 재래 작물 생산과 비교할 때 토양 침식을 90 % 이상 줄입니다. 이것은 농촌 지역의 수질 개선으로 이어질 수 있습니다. 또한, 초본 에너지 작물은 고갈 된 토양에 유기 물질을 추가하고 토양 탄소가 대기 중 이산화탄소를 흡수 할 수 있으므로 기후 변화에 직접 영향을 줄 수있는 토양 탄소를 증가시킬 수 있습니다. 상품 작물 생산과 비교하여, 바이오 매스는 지표 유출과 질소 수송을 감소시킵니다. Switchgrass는 다양한 야생 동물 서식지, 주로 곤충과 지상 새를위한 환경을 제공합니다. Conservation Reserve Program (CRP) 토지는 셀룰로스 에탄올에 사용되는 다년생 목초로 구성되어 있으며 사용 가능할 수 있습니다.

수년간 미국 농민들은 사탕 수수와 옥수수와 같은 작물을 가지고 줄기 작물을 연습했습니다. 이 때문에 야생 생물에 대한 이러한 관행의 영향에 대해 많이 알려져 있습니다. 증가 된 옥수수 에탄올의 가장 중요한 효과는 농사용으로 전환해야하는 추가 토지와 농산물 생산과 함께 증가하는 침식 및 비료 사용이 될 것입니다. 옥수수 사용으로 에탄올 생산량을 늘리면 야생 동물에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 야생 동물에 미치는 영향은 생산 규모에 따라 다르며이 증가 된 생산에 사용 된 토지가 이전에 유휴 상태 였는지, 자연 상태인지 또는 다른 행 작물. 또 다른 고려 사항은 스위치 그라스 단일 재배를 심거나 다양한 풀과 다른 초목을 사용하는 것입니다. 식물 종류가 혼합되면 더 나은 야생 생물 서식지가 될 가능성이 있지만,이 기술은 아직 다양한 잔디 종이나 식물 종류의 혼합물을 바이오 에탄올로 가공 할 수 있도록 개발되지 않았습니다. 물론 셀룰로오스 에탄올 생산은 여전히 ​​초기 단계에 있으며 독창적 인 것 대신에 다양한 식물을 사용하는 가능성은 연구가 계속됨에 따라 더 많은 탐사가 필요합니다.

미국 환경 보호국
초안 수명주기 GHG 배출 감축 결과
다른 시간대와 할인율 접근법에 대한
(간접적 인 토지 이용 변화 효과 포함)
연료 통로 100 년 이상
2 % 할인
30 년 이상
0 % 할인
옥수수 에탄올 (천연 가스 드라이어) (1) -16 % + 5 %
옥수수 에탄올 (최고의 경우 NG DM) (2) -39 % -18 %
옥수수 에탄올 (석탄 건조기) + 13 % + 34 %
옥수수 에탄올 (바이오 매스 건식 분쇄기) -39 % -18 %
옥수수 에탄올 (바이오 매스 건조 밀
열 및 전력 결합)
-47 % -26 %
브라질 사탕 수수 에탄올 -44 % -26 %
스위치 그라스의 셀룰로오스 에탄올 -128 % -124 %
옥수수 밭에서 얻은 셀룰로오스 에탄올 -115 % -116 %
주 : (1) 건식 제 분소 (DM) 공장은 전체 커널을 갈아서 일반적으로 
단 하나의 주요 부산물 : 가용 분 (DGS)을 가진 증류기 입상. 
(2) 최상의 경우 식물은 습식 증류기 곡물 부산물을 생산합니다.

노벨상 수상자 폴 크루 첸 (Paul Crutzen)의 연구에 따르면 전체 라이프 사이클 평가에서 옥수수 에탄올 생산시 발생하는 아산화 질소 (N2O) 배출량을 적절하게 고려할 때 옥수수에서 생산 된 에탄올은 “순 기후 온난화”효과를 나타냅니다. Crutzen은 목초와 우디 코피 스 종과 같은 질소 수요가 적은 작물이 기후에 더 유리한 영향을 준다는 것을 발견했다.

셀룰로오스 에탄올 상용화
셀룰로오스 에탄올 상용화는 셀룰로오스 함유 유기 물질을 연료로 전환시키는 방법으로 산업을 건설하는 과정입니다. Iogen, POET, Abengoa와 같은 회사는 바이오 매스를 처리하여 에탄올로 바꿀 수있는 정유 공장을 건설하고 있으며, DuPont, Diversa, Novozymes 및 Dyadic과 같은 회사는 셀룰로오스 에탄올의 미래를 가능하게하는 효소를 생산하고 있습니다. 식품 작물 원료에서 폐기물 잔여 물 및 토착 목초로의 전환은 농민에서 생명 공학 기업에 이르기까지 그리고 프로젝트 개발자에서 투자가에게 다양한 기회를 제공합니다.

셀룰로오스 에탄올 산업은 2008 년에 새로운 상업 규모의 공장을 개발했습니다. 미국에서는 연간 1,200 만 리터의 공장이 가동되었으며 연간 총 생산량은 8 천만 리터 (21.1 백만 갤런)였습니다. – 26 개의 신규 설비에서 – 건설 중. 캐나다에서는 연간 6 백만 리터의 생산 능력을 갖추고 있습니다. 유럽에서는 독일, 스페인, 스웨덴에서 여러 공장이 가동되었으며 연간 1,000 만 리터의 생산 설비가 건설 중에 있습니다.

이탈리아 소재 Mossi & amp; Ghisolfi Group은 2011 년 4 월 12 일 이탈리아 북서부의 13MMG 셀룰로오스 에탄올 공장을 설립했습니다.이 프로젝트는 현재 운영중인 시범 규모의 시설보다 10 배나 큰 세계 최대의 셀룰로오스 에탄올 프로젝트가 될 것입니다.

미국의 상업용 셀룰로오스 에탄올 공장
(운영 또는 건설 중)

회사 위치 공급 원료
Abengoa Bioenergy KS 휴고턴 밀짚
BlueFire 에탄올 캘리포니아 주 어빈 여러 출처
Colusa 바이오 매스 에너지 주식 회사 새크라멘토, 캘리포니아 주 쓰레기 짚 짚
코스 카타 워렌 빌, 일리노이 바이오 매스, 농업 및 도시 쓰레기
듀퐁 보노 레, 테네시 주 옥수수 열매, 스위치 그래스
듀퐁 네바다, IA 옥수수 밭
Fulcrum BioEnergy 리노, 네바다 주 도시 고형 폐기물
걸프 코스트 에너지 이끼 머리, 플로리다 목재 폐기물
KL 에너지 공사 업튼, 와이오밍 나무
악성 종양 미국 미시건 주 랜싱 나무
POET-DSM 고급 바이오 연료 Emmetsburg, IA 옥수수 속껍질, 껍데기 및 stover
레인지 연료 Treutlen County, GA 목재 폐기물
SunOpta 리틀 폴스, 미네소타 우드 칩
스위트 워터 에너지 로체스터, 뉴욕 여러 소스
미국 Envirofuels 하이랜드 카운티, 플로리다 주 달콤한 사탕 수수
케 탄올 Auburndale, FL 감귤류 껍질