Целлюлозный этанол — это биотопливо, изготовленное из целлюлозы, основного компонента клеточных стенок растений. Целлюлоза содержится во всех растениях и является наиболее распространенным органическим соединением на Земле. Хотя получить этанол из целлюлозы сложнее, чем из крахмала или сахаросодержащих культур, таких как кукуруза, источники целлюлозы практически безграничны. Это главное преимущество, которое позволяет производителям использовать такие ресурсы, как сельскохозяйственные отходы, побочные продукты ухода за газонами, садами и деревьями, а также быстрорастущие непищевые культуры, которые можно выращивать на менее желательных землях.
Существует два основных типа сырья, или сырья, используемого для производства целлюлозного этанола: сельскохозяйственные биомасса и лесная биомасса. Сельскохозяйственная биомасса может включать отходы пищевых культур, такие как початки кукурузы, кукурузная солома или рисовая солома. Он также может поступать из культур, выращиваемых специально для производства энергии. Некоторые культуры, которые можно использовать, включают пырей, сахарный тростник и мискантус. Обычно предпочтение отдается самосевным культурам, не требующим повторной посадки после каждого выращивания, устойчивым к засухе и атмосферным воздействиям.
Лесная или древесная биомасса также предлагает множество вариантов производства этанола и имеет определенные преимущества в обработке по сравнению с сельскохозяйственной биомассой, что делает ее ценной альтернативой. Как и в случае с сельскохозяйственной биомассой, некоторые виды деревьев можно выращивать специально как энергетические культуры. Короткооборотные древесные культуры, которые можно быстро сажать, собирать и пересаживать, являются идеальными кандидатами для использования в производстве целлюлозного этанола. Побочные продукты лесного хозяйства — еще один вариант; Можно использовать древесную щепу, кору и опилки. Другой альтернативой является макулатура.
Для создания целлюлозного этанола можно использовать один из двух основных процессов. Первый — это целлюлозолиз, процесс, в котором используется гидролиз для расщепления целлюлозы на простые сахара. Целлюлоза предварительно обрабатывается, чтобы разрушить часть ее жесткой структуры как физически, так и химически. Затем он становится более доступным для процесса гидролиза, который расщепляет молекулы на сахара с помощью ферментов, называемых ферментами целлюлазы. Сахара отделяют от любых других оставшихся материалов, а затем ферментируют с использованием микробов и перегоняют.
Второй процесс, который можно использовать, — это газификация. Во время газификации углерод, содержащийся в целлюлозе, превращается в водород, двуокись углерода и угарный газ с использованием частичное сгорание. Затем микроорганизм Clostridium ljungdhalii используется для ферментации этих газов и преобразования их в этанол и воду. Затем этанол отгоняют от воды.
