ONTSLUITEN VAN LIGNOCELLULOSE MET ... MET OVERVERHITTE STOOM SHS: superheated steam Stoom met een...
16
ONTSLUITEN VAN LIGNOCELLULOSE MET OVERVERHITTE STOOM Johan van Groenestijn Bijeenkomst Decentrale Bioraffinage; 18 september 2015, Den Bosch
Transcript of ONTSLUITEN VAN LIGNOCELLULOSE MET ... MET OVERVERHITTE STOOM SHS: superheated steam Stoom met een...
ONTSLUITEN VAN
LIGNOCELLULOSE MET
OVERVERHITTE STOOM
Johan van Groenestijn
Bijeenkomst Decentrale Bioraffinage; 18 september 2015, Den Bosch
LIGNOCELLULOSEHOUDENDE
BIOMASSA
Veel grondstoffen voor de biobased economy bevatten lignocellulose
Gras, stro, bagasse, hout, kokosvezel.
Moeilijk toegankelijk voor katalysatoren (o.a. enzymen)
Ontsluiten helpt
Hoge temperatuur, lage pH, hoge pH, stoomexplosie, oxidatoren, schimmels.
18 september 2015 2
3 18 september 2015
ONTSLUITEN MET OVERVERHITTE
STOOM
SHS: superheated steam
Stoom met een temperatuur hoger dan het dauwpunt (droge stoom)
1-15 minuten doorleiden door stapel biomassa in reactor
160 - 195°C
Daarna toegankelijk voor enzymen
Ontwerp voor praktijk:
18 september 2015 4
HUIDIGE BATCH REACTOR TNO LAB
5 18 september 2015
STRO VOOR (LINKS) EN NA (RECHTS) SHS
ONTSLUITING
6 18 september 2015
7
Groene stroom / warmte
Sugar crude
Groene chemie
Lignine
Groene stroom / warmte
Enzym.
hydrolyse
Modificatie
Fermentatie
Chem. omzetting
Bitumen
Biogas
Karton
Veevoer
Biomassa
“en” routes
“of” routes
SHS
Ontsluiten van gras en stro; lopende projecten bij TNO
18 september 2015
BELANGRIJK VOOR
ONTSLUITINGSPROCESSEN
8
Hoge toegankelijkheid van (hemi)cellulose (> 90%) voor enzymen na
de ontsluiting hoge suiker opbrengst
Lage productie van schadelijke bijproducten (inhibitoren)
Hoog droge stof gehalte van biomassa
Lage energiekosten
Gebruik van relatief weinig chemicaliën
Lage investeringskosten
Interessante opties:
Hemicellulose al omgezet in suikers (monosaccharide)
18 september 2015
PROCES SHS ONTSLUITEN VAN
BIOMASSA
BIOMASSA (lignocellulose)
(Verkleinen)
Impregneren met zuur
Korte behandeling (min.) met oververhitte stoom (120-190 °C)
Enzymatische hydrolyse
Scheiden
SUGAR CRUDE (C5/C6) + LIGNINE
9 18 september 2015
10
Goede warmteverdeling hoge effectiviteit
Continue stroom van oververhitte stoom
Super heated steam = droog & onverzadigd biomassa droogt!
Warmteoverdracht door convectie, niet condensatie
Goede warmteverdeling geen ‘undercooking’, geen ‘overcooking’
18 september 2015
11
LAAG ENERGIEVERBRUIK DOOR
HOGE DROGE STOF GEHALTEN
Hoge droge stof gehalten behandeld (>30% DS)
weinig water verwarmen
18 september 2015
12
HOGE OPBRENGST C5-SUIKERS
Monomeric sugars and degradation products after pretreatment
Component Yield (mg g-1 DM) Yield (%)
Glucose 13.0 3.8
Xylose 162.6 93.4
HMF 0.1
Furfural 0.6
Acetic acid 8.3
Hemicellulose al gehydrolyseerd (ontsloten) tijdens stoombehandeling
maar één type enzym nodig tijdens vervolgstap (cellulases)
18 september 2015
13
HOGE OPBRENGST C6-SUIKERS
Tarwestro geïmpregneerd met verdund zwavelzuur (20-24% d.s.), verhit met 5,5-6,0 bara SHS
Temp. (°C)
oververhitte
stoom
(bij 159 °C
dauwpunt)
18 september 2015
(voorbehandeling
#2)
Enzymen
voorbehandeling #1
Super Heated Steam Anaerobe
vergisting
Biogas
Lignocellulose
biomassa
•Hemicellulose hydrolyse (C5 suikers)
•Cellulose wordt toegankelijk
•Conversie naar biogas
•Optionele boost met enzymen
Greenstep: on-site
enzymproductie
PROJECT TKI VERGISTING 2.0
5-15minuten
>10 dagen
18 september 2015 14
RESULTATEN NATUURGRAS
Me
tha
an
(m
3 / to
n O
S)
18 september 2015 15
Regionale productie van nationale
‘commodity’ (2e generatie suiker) SHS industriële reactor
16
Fermentatie-
fabriek
18 september 2015
