Кіріспе

Биомассаны аралас спирттік отынға айналдыруды MixAlco процесін қолдану арқылы жүзеге асыруға болады. Биомассаны аралас спирттік отынға биоөңдеу арқылы биомассаны ашытқы ферментациясы арқылы этанолға айналдырудан гөрі, биомассадан көбірек энергия сұйық отын ретінде түседі. Бұл процесс кез келген биологиялық ыдыс-аяқ материалдарды (мысалы, қалалық қатты қалдықтар, биологиялық ыдыс-аяқ қалдықтары, және ағынды су шламы, ауыл шаруашылығы қалдықтары, мысалы, жүгері шұңқыры, қант құмырасы, мақта шүберектері, тыңайтқыш) пайдалы химиялық заттарға, мысалы, карбоксил қышқылдарына (мысалы, сірке қышқылы, пропиондық, сары май қышқылы), кетондарға (мысалы, ацетон, метил этил кетоны, диэтил кетоны) және биоотынға, мысалы, бастапқы спирттер қоспасына (мысалы, этанол, пропанол, нбутанол) және/немесе екінші спирттер қоспасына (мысалы, изопанол, 2бутанол, 3 пентанол) түрлендіруге арналған биологиялық/химиялық әдісті қамтиды. Көптеген өнімдер экономикалық тұрғыдан өндірілетіндіктен, бұл процесс нағыз биохимиялық өңдеу зауыты болып табылады. Бұл процесте биомассаны анаэробтық қорыту кезінде пайда болатын карбоксил қышқылдарының қоспасына, бірақ метаногендік соңғы сатының тежелуіне байланысты, биомассаны анаэробтық қорыту үшін ірі қара малдың қамыры, термит ішектері, теңіз және құрлық батпақтары сияқты табиғи мекен-жайларда кездесетін табиғи микроорганизмдердің аралас өсірілімі қолданылады. Этанол мен целлюлозалы этанолды өндірудің ең танымал әдістері биомассаға қосылу үшін алдымен оқшаулануы керек ферменттерді пайдаланады және осылайша крахмал немесе целлюлозаны қарапайым қантқа айналдырады, содан кейін ашытқы ферментациясы арқылы этанолға айналады. Бұл процеске ферменттер қосылмайды, өйткені микроорганизмдер өздері шығарады. Микроорганизмдер биомассаны анаэробтық жолмен сіңіріп, карбоксил қышқылдарының қоспасына айналдыратындықтан, рН-ді бақылау керек. Бұл буферлік агентті (мысалы, аммоний бикарбонаты, кальций карбонаты) қосу арқылы жүзеге асырылады, осылайша карбоксилат тұздарының қоспасы алынады. Метаногенез анаэробты қорытудың табиғи соңғы сатысы болғандықтан, аммоний иондарының болуымен немесе ингибитордың (мысалы, йодоформ) қосылуымен тежеледі. Алынған ашытқыда карбоксилат тұздары болады, оларды сусыздандыру керек. Бұл үрдіс буды қысыммен буландыру арқылы тиімді жүзеге асырылады. Кейін сусыздалған ашытқыны химиялық жолмен тазарту қажет химиялық немесе биоотын өнімінің түріне байланысты жүргізіледі. Буды қысылған буландыру жүйесінен конденсацияланған дистилденген су қайтадан ферментацияға қайтадан пайдаланылады. Егер ферментация үшін су ретінде BOD жоғары шикізат немесе басқа да тазартуды қажет ететін қалдық су пайдаланылса, буландырудан пайда болған конденсацияланған суды қалаға немесе BOD жоғары қалдық судың бастапқы көзіне қайта өңдеуге болады. Осылайша, бұл процесс сонымен бірге суды тазарту қондырғысы ретінде қызмет ете алады, сонымен бірге құнды химиялық заттар немесе биоотын өндіреді. Жүйе микроорганизмдердің аралас өсірімін пайдаланатындықтан, ферментацияға ешқандай фермент қоспаудан басқа, ферментация стерильділік немесе асептикалық жағдайларды қажет етпейді, бұл процестің алғашқы қадамын целлюлозалы этанолды өндірудің танымал әдістерінен гөрі экономикалық тұрғыдан тиімді етеді. Бұл процестердің алдыңғы бөлігінде, көлемі үлкен жерде, сусыздандырудан кейін, көлемі аз жерде, химиялық түрлендірулерге мүмкіндік береді.

Карбоксил қышқылдары

Карбоксил қышқылдарын карбоксилат тұздарынан "қышқылды көктемдеу" деп аталатын процесс арқылы қалпына келтіруге болады. Бұл процесте жоғары молекулалық салмақты үшінші амин (мысалы, триоктиламин) қолданылады, ол катионмен ауыстырылады (мысалы, аммоний немесе кальций). Нәтижесінде алынған амин карбоксилаты термикалық жолмен қайта өңделетін аминнің өзіне және сәйкес карбоксил қышқылына ыдырайды. Осылайша, теориялық тұрғыдан алғанда, бұл кезеңде ешқандай химиялық заттар тұтылмайды немесе қалдықтар пайда болмайды.

Кетондар

Кетонды өндірудің екі әдісі бар. Біріншісі - кальций карбоксилатының тұздарын тиісті кетондарға термиялық түрлендіру. Бұл Бірінші дүниежүзілік соғыс кезінде кальций ацетатынан ацетон жасаудың кең таралған әдісі болды. Кетонды өндірудің басқа әдісі цирконий оксидінің каталитикалық төсегінде буланған карбоксил қышқылдарын түрлендіруден тұрады.

Алкогольдер

Ферментациядан қалған қорытылмаған қалдық газдандыру кезінде сутегін (H2) өндіру үшін пайдаланылуы мүмкін. Бұл H2 кейіннен катализатор арқылы эфирлерді (мысалы, мыс хромиті) гидрогеролиздеуге пайдаланылуы мүмкін, олар аммоний карбоксилаты тұздарын (мысалы, аммоний ацетаты, пропионат, бутират) немесе карбоксил қышқылдарын (мысалы, сірке қышқылы, пропион, сары май қышқылы) жоғары молекулалық спиртпен (мысалы, гексанол, гептанол) эфирлеу арқылы алынады. Гидрогенолизде соңғы өнімдер - жоғары молекулалық спирт, ол этерификацияға қайта өңделеді және сәйкес негізгі спирттер (мысалы, этанол, пропанол, бутанол).

Екіншілік спирттер

Екіншілік спирттер (мысалы, изопропанол, 2бутанол, 3пентанол) тиісті кетондарды (мысалы, ацетон, метил этил кетон, диэтил кетон) катализатор (мысалы, Рэни никелі) арқылы гидрогенизациялау арқылы алынады.

Қалпына келтірілетін биоотын

Жоғарыда сипатталғандай алынған бастапқы немесе екінші реттік спирттер биоотынға айналуы мүмкін, бұл отын қазіргі кездегі биогаз бензині, жасыл дизель және био реактивті отын сияқты қазба отын инфрақұрылымымен үйлесімді. Бұл спирттерді сусызданудан кейін зиолит катализаторларын қолдана отырып олигомерлеу арқылы жаңа Зеландияда метанолдан бензин өндіретін метанекс процесіне ұқсас тәсілмен жүзеге асырылады.

Даму кезеңі

Жүйе 1991 жылдан бері әзірленуде, 2001 жылы зертханалық масштабтан (10 г/күн) пилоттық масштабқа (200 фунт/күн) көтерілді. Шағын масштабтағы (5 тонна/күн) демонстрациялық зауыт салынып, жұмыс істеуде, ал 220 тонна/күн демонстрациялық зауыты 2012 жылы іске қосылады деп күтілуде.