b. Geavanceerde vloeibare brandstoffen

Leerdoelen

• Begrijpen wat geavanceerde biobrandstoffen zijn en de verschillende soorten kennen

• Begrijpen van het verschil tussen eerste en tweede generatie ethanolprocessen

• Begrijpen van de stappen in de keten van het productieproces van bio-ethanol

• Onderscheid maken tussen de technologische en economische knelpunten van de productie van tweede generatie bio-ethanol

• Weten welke alternatieve methoden en nieuwe ontwikkelingen in de productie van bio-ethanol en andere biobrandstoffen er zijn

Kennisclip

Verdieping en uitleg

Definities en soorten biobrandstoffen

Biobrandstoffen zijn brandstoffen die direct of indirect zijn afgeleid van organische biomassa. Ze kunnen gasvormig zijn, zoals biogas, geproduceerd door anaerobe vergisting van organische materialen, of vloeibaar. De twee belangrijkste vloeibare biobrandstoffen zijn bio-ethanol en biodiesel. Bio-ethanol wordt geproduceerd via fermentatie van suikerrijke grondstoffen, terwijl biodiesel wordt gemaakt van plantaardige oliën, dierlijke vetten of restoliën zoals gebruikte frituurolie. Varianten van biodiesel omvatten vetzuurmethylesters (FAME) en gehydrogeneerde plantaardige oliën (HVO).

Toename van de vraag

De Europese doelstellingen voor de verduurzaming van transport, verhogen de vraag naar vloeibare biobrandstoffen, vooral in de luchtvaartsector en voor zwaar transport. Voor deze sectoren zijn momenteel weinig alternatieven beschikbaar, waardoor vloeibare biobrandstoffen cruciaal zijn voor het verminderen van de uitstoot van broeikasgassen.

Eerste en tweede generatie biobrandstoffen

Eerste generatie biobrandstoffen worden geproduceerd uit suikerrijke en zetmeelrijke grondstoffen zoals granen, die eenvoudig te verwerken zijn, maar concurreren met voedselproductie. Tweede generatie biobrandstoffen gebruiken zijstromen en afvalproducten uit de landbouw en voedselketen. Deze grondstoffen concurreren niet met de voedsel- of diervoedermarkten, maar vereisen complexere en duurdere verwerkingsmethoden om de suikers beschikbaar te maken voor fermentatie.

Productieproces van bio-ethanol

Bio-ethanol wordt geproduceerd door gisten, eencellige micro-organismen zoals Saccharomyces cerevisiae, die suiker fermenteren tot ethanol en CO2. Het productieproces omvat verschillende stappen:

• Voorbehandeling van de grondstoffen.

• Enzymatische hydrolyse van de suikerpolymeren.

• Vergisting, scheiding en zuivering van de bio-ethanol, normaal gesproken door destillatie.

De geproduceerde vinasse, rijk aan eiwitten, kan worden gedroogd en gepelleteerd om verkocht te worden als gedroogde destillaten, granen en oplosbare stoffen (DDGS) voor diervoeding. Voor elke ton granen wordt ongeveer 400 liter ethanol en 500 kg DDGS geproduceerd. Andere producten zijn biogeen kooldioxide gas (CO2), ongeveer 300 kg per ton gebruikte granen en gluten.

Uitdagingen bij tweede generatie bio-ethanol

De tweede generatie bio-ethanolprocessen worden nog niet op grote schaal toegepast vanwege de hoge kosten van biomassaprijzen en de voorbehandeling van lignocellulose. Technologische innovaties zijn nodig om deze processen economisch rendabel te maken en concurrerend met fossiele brandstoffen.

Alternatieven en nieuwe ontwikkelingen

Er zijn nieuwe methoden in ontwikkeling voor de productie van bio-ethanol uit koolmonoxide (CO) of kooldioxide (CO2) bevattende gassen. Bronnen voor deze gassen zijn onder andere syngas uit vergassing van afvalbiomassa, gasemissies van industrieën zoals staalfabrieken en cementproducenten, en afgevangen CO2 uit de lucht. Hoewel deze processen momenteel nog niet economisch rendabel zijn, hebben ze potentieel voor de toekomst.

Andere alcoholen zoals biobutanol en bio-isobutanol hebben toepassingen als biobrandstof. Deze alcoholen, die vier koolstofatomen lang zijn, hebben een hogere energie-inhoud dan ethanol en vertonen voordelen zoals minder corrosiviteit en minder affiniteit met water. De ontwikkeling van deze processen zal de diversiteit van biobrandstoffen vergroten.

Extra leesmateriaal

• Biofuels explained, ethanol and biomass-based diesel - door U.S. Energy Information Administration

• Biofuel Basics - door Bioenergy Technologies Office

• Biofuels - door de Europese Commissie

• Biofuels for transport - door Rijksoverheid

• Production of biofuels - door WUR

Toetsvragen