Ethanol from Softwood - Techno-Economic Evaluation for Development of the Enzymatic Process

Sammanfattning: Popular Abstract in Swedish Etanol som produceras från förnyelsebara råvaror kan ersätta fossila bränslen som t.ex. bensin och diesel. Denna avhandling behandlar den enzymatiska processen för etanolproduktion från barrträd. Baserat på datorprogrammen Aspen Plus och Icarus Process Evaluator har ett verktyg för tekniska och ekonomiska beräkningar tagits fram i vilket hela processen, från trä till etanol, kan studeras och kritiska processparametrar identifieras. Simuleringsmodellen består av förbehandling av råvaran, enzymatisk hydrolys, jäsning, destillation, filtrering och avvattning av fiberrester, indunstning, torkning samt ångproduktion. Experimentella data har legat till grund för simuleringarna. I den påföljande ekonomiska utvärderingen uppskattades produktionskostnaden för etanol för alternativa processkonfigurationer och för olika driftsbetingelser. Huvudsyftet med avhandlingen har varit att jämföra olika processalternativ snarare än att beräkna en absolut produktionskostnad för etanolen. Produktionskostnaden var lägre för samtidig hydrolys och jäsning jämfört med separat hydrolys och jäsning. För samtidig hydrolys och jäsning identifierades både ett minskat ångbehov och en reducering av jästkoncentration som möjliga källor till en lägre produktionskostnad. Simuleringar visade att recirkulering av procesströmmar och ökad substratmängd i hydrolys- och jäsningsstegen resulterar i minskat ångbehov och en reducering av produktionskostnaden. Intressanta alternativ till traditionell flereffektsindunstning är mekanisk ångkompression samt produktion av biogas genom anaerob jäsning. Utvärdering av förbehandling i två steg visade att detta processkoncept har potential att resultera i en lägre produktionskostnad än förbehandling i endast ett steg. Tvåstegsprocessen ger ett högre etanolutbyte samt har ett lägre behov av enzymer. En nackdel är det högre kapitalbehovet. Förbehandling i två steg måste dock verifieras i pilotskala. Den framtagna modellen har också använts för att jämföra framställning av etanol från gran med en kommersiell process baserad på vete. Produktionskostnaden var något högre för cellulosaprocessen, men till skillnad från stärkelseprocessen finns det fortfarande mycket utvecklingsarbete kvar att göra. Jämfört med stärkelseprocessen kan cellulosaprocessen förbättras avsevärt genom ett högre etanolutbyte, lägre kapitalkostnad, minskat energibehov och effektivare enzymer.