बायोएथेनॉल: लाभदायक उत्पादन के लिए लकड़ी के पूर्व-उपचार को अनुकूलित करना

विभिन्न जटिल प्रक्रियाएं लकड़ी में निहित शर्करा को मुक्त करने में सक्षम बनाती हैं, जिनका उपयोग विशेष रूप से दूसरी पीढ़ी के बायोएथेनॉल का उत्पादन करने के लिए किया जाता है। आईएनआरएई, रिम्स-शैंपेन-आर्डेन विश्वविद्यालय और कंपनी यूरोपेन डी बायोमास के वैज्ञानिकों ने तकनीकी व्यापार-बंद (तापमान और पूर्व-उपचार समय) की सीमाओं की पहचान की है जो आर्थिक निवेश को कम करते हुए ओक और चिनार के अवशेषों को पुनः प्राप्त करने में सक्षम बनाती है। परिणाम 03 दिसंबर को एप्लाइड एनर्जी जर्नल में प्रकाशित हुए थे।

लकड़ी के अवशेष बायोमटेरियल या रुचि के बायोमोलेक्यूल्स प्राप्त करने के लिए एक नवीकरणीय संसाधन का प्रतिनिधित्व करते हैं जिनका उपयोग ईंधन, सॉल्वैंट्स, सर्फेक्टेंट जैसे उत्पादों की एक विस्तृत श्रृंखला के निर्माण के लिए किया जा सकता है। इस अवशिष्ट बायोमास का लाभ यह है कि यह भोजन या चारे के साथ प्रतिस्पर्धा नहीं करता है। लेकिन लकड़ी की जटिल संरचना, सेल्युलोज, हेमिकेलुलोज से भरपूर [1] और लिग्निन, रुचि के अणुओं तक पहुंचने के लिए एंजाइमेटिक उत्प्रेरक का उपयोग करके विखंडन करना मुश्किल बनाता है, और इस प्रकार पूर्व-उपचार चरण की आवश्यकता होती है।

भाप विस्फोट द्वारा पूर्व उपचार

भाप विस्फोट में पानी के साथ पूर्व संसेचन के बाद लकड़ी के नमूने को गर्म किया जाता है, जिसके बाद दबाव में तेजी से कमी आती है जो सामग्री को नष्ट कर देती है। यह पूर्व-उपचार विधि लकड़ी को वातित रेशेदार रूप में बदल देती है। पूर्व-उपचारित लकड़ी को गर्म करने के लिए छर्रे बनाने के लिए आकार दिया जा सकता है (वर्तमान बाजार में)। यूरोपीय बायोमास) या चीनी (ग्लूकोज अणु) जारी करने के लिए अंशांकित किया जाता है, जिसका उपयोग उत्पादन के लिए किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, इथेनॉल।

भाप विस्फोट द्वारा पूर्व-उपचार पहले से ही विभिन्न औद्योगिक क्षेत्रों में अपनी प्रभावशीलता साबित कर चुका है, लेकिन दूसरी पीढ़ी के बायोएथेनॉल के उत्पादन के लिए यह बहुत महंगा है: यह संपूर्ण बायोएथेनॉल उत्पादन प्रक्रिया के लिए उपकरण लागत का 30 से 50% और 20 से 25% का प्रतिनिधित्व करता है। परिचालन लागत.

इस समस्या को अपने शुरुआती बिंदु के रूप में लेते हुए, आईएनआरएई, रिम्स-शैंपेन-आर्डेन विश्वविद्यालय और के वैज्ञानिक यूरोपीय बायोमास इथेनॉल उत्पादन को अधिकतम करने के साथ-साथ पूर्व-उपचार की लागत को सीमित करने का लक्ष्य निर्धारित किया गया है।

लकड़ी की 3 प्रजातियों (ओक, चिनार और स्प्रूस) के साथ परीक्षण करने के लिए, वैज्ञानिकों ने सीधे आपूर्ति प्राप्त की यूरोपीय बायोमास संयंत्र, फ्रांस के ग्रैंड ईस्ट क्षेत्र में स्थित है, जो हीटिंग पेलेट के निर्माण के लिए क्षेत्र के जंगलों से लकड़ी के अवशेषों को पुनर्प्राप्त करता है। एकत्र किए गए लकड़ी के चिप्स को तापमान और अवधि की विभिन्न श्रेणियों (10 विपरीत स्थितियों) की खोज करते हुए, भाप विस्फोट द्वारा पूर्व-उपचार किया गया था।

प्राप्त परिणामों ने तीन लकड़ी प्रजातियों के लिए इष्टतम पूर्व-उपचार स्थितियों को निर्धारित करने की अनुमति दी है और दिखाया है कि इथेनॉल का उत्पादन पूर्व-उपचार गंभीरता के साथ मध्यम गंभीरता की स्थितियों तक बढ़ता है और फिर स्थिर हो जाता है, यह दर्शाता है कि सबसे कठोर स्थितियां नहीं हैं आवेदन करने के लिए सबसे उपयुक्त। इन आंकड़ों के आधार पर, और द्वारा संचालित भाप विस्फोट प्रक्रिया की विशिष्ट उपज सीमाओं को ध्यान में रखते हुए यूरोपीय बायोमासवैज्ञानिक केवल ओक और चिनार के लिए परिदृश्य स्थापित करने में सफल रहे हैं, ताकि पूर्व-उपचार चरण को अनुकूलित किया जा सके और इस प्रकार आर्थिक रूप से व्यवहार्य रहते हुए बायोएथेनॉल उत्पादन को अधिकतम किया जा सके।

ओक और चिनार से बायोएथेनॉल पैदावार का अनुकूलन

प्रजातियों के चयन मापदंडों को बायोएथेनॉल उपज के लिए इष्टतम मूल्य के 85% की निचली सीमा और कम से कम गहन पूर्व-उपचार की तुलना में +25% पर आर्थिक निवेश की उच्च सीमा के साथ निर्धारित किया गया था।

ओक के लिए सबसे अच्छा सौदा 198 डिग्री सेल्सियस पर लगभग 15 मिनट का पूर्व-उपचार है, जिसमें 129 मिलीग्राम/ग्राम शुष्क पदार्थ की बायोएथेनॉल उपज और आर्थिक निवेश में 22% की वृद्धि होती है। चिनार के लिए, यह 205 डिग्री सेल्सियस पर लगभग 10 मिनट के पूर्व-उपचार के अनुरूप है, जिसमें 111 मिलीग्राम/ग्राम शुष्क पदार्थ की उपज और निवेश में 16% की वृद्धि होती है। बिना किसी आर्थिक मानदंड के गणना की गई इष्टतम पैदावार की तुलना में, यह ओक और चिनार के लिए क्रमशः 9% और 4% की बहुत मध्यम कमी दर्शाता है, जबकि पूर्व-उपचार लागत 25 से 50% कम हो जाती है।

यह अध्ययन बायोएथेनॉल के उदाहरण का उपयोग करके, सामग्री और परिचालन निवेश मानदंडों के संदर्भ में किसी कंपनी की औद्योगिक स्थितियों के अनुकूल, प्लांट बायोमास के पूर्व-उपचार और रूपांतरण को अनुकूलित करने की संभावना को दर्शाता है। इसलिए इस विधि को ग्लूकोज से प्राप्त अन्य रुचिकर उत्पादों जैसे बायोप्लास्टिक्स या बायोसॉल्वेंट्स के उत्पादन में आसानी से स्थानांतरित किया जा सकता है।

यूरोपीय संघ के सदस्य राज्यों ने परिवहन क्षेत्र में उन्नत जैव ईंधन, बायोगैस और गैर-जैविक मूल के नवीकरणीय ईंधन के लिए 5.5% हिस्सेदारी के साथ, 2030 तक उपयोग की जाने वाली नवीकरणीय ऊर्जा की हिस्सेदारी 42.5% निर्धारित की है। https://www.europarl.europa.eu/factशीट्स/en/शीट/70/renewable-energy

संदर्भ

ऑडिबर्ट ई., फ़्लोरेट जे., क्विंटरो। और अन्य. (2024)। 2जी बायोएथेनॉल उत्पादन पैदावार और औद्योगिक रूप से भाप विस्फोटित वुडी बायोमास के लिए प्रीट्रीटमेंट लागत के बीच व्यापार-बंद का निर्धारण। अनुप्रयुक्त ऊर्जा, डीओआई: https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2024.125028