Alternatywa dla tradycyjnej gorzelni produkującej bioetanol z surowców skrobiowych

Firma Chemat Sp. z o.o. jest producentem linii technologicznych do produkcji spirytusów różnych gatunków. Rynek bioetanolu zdominował produkt spirytusowy I generacji – czyli taki, do produkcji którego wykorzystuje się surowce skrobiowe tj.: kukurydza, żyto, pszenica, ziemniaki. Dla większości naszych klientów projektowaliśmy i wykonywaliśmy linie do produkcji etanolu I generacji, jednak coraz częściej pojawiają się pytania związane z wykorzystaniem innych, alternatywnych źródeł cukrów.

Wysoka cena surowca oraz całego procesu produkcyjnego zmusza technologów oraz właścicieli gorzelni do działań mających na celu zwiększenie rentowności całego zakładu. Coraz więcej klientów interesuje się liniami technologicznymi do produkcji bioetanolu II generacji, który jest alternatywą przyszłości dla obecnie stosowanego bioetanolu skrobiowego. 

Bioetanol lignocelulozowy

Lignoceluloza jest alternatywnym materiałem do produkcji bioetanolu. W związku z tym, że jest odpadem poprodukcyjnym, to nie  konkuruje z produkcją żywności o surowce, a co więcej przyczynia się do znacznie większej redukcji gazów cieplarnianych niż bioetanol I generacji. 

Biomasa lignocelulozowa składa się głównie z celulozy i hemicelulozy (mogą być zamienione na cukry proste) i nie ulegającej fermentacji ligniny. Największą trudnością, jaką napotykamy chcąc przetworzyć materiał lignocelulozowy, to przetworzenie materiału do cukrów fermentujących natomiast proces fermentacji, destylacji i odwadniania są procesami identycznymi, jak w przypadku produkcji bioetanolu skrobiowego.

Głównym problemem w produkcji bioetanolu II generacji jest opracowanie efektywnej metody obróbki wstępnej biomasy lignocelulozowej. Istnieje kilka metod, które się w tym celu stosuje: mechaniczna, termiczna, chemiczna, enzymatyczna. Żadna z tych metod nie jest w pełni idealna, a wymarzonym sposobem byłoby połączenie ich razem. Jednak z punktu ekonomicznego okazuje się, że proces byłby wtedy bardzo kosztowny. Nieustannie na całym świecie prowadzone są liczne badania nad znalezieniem efektywnej i opłacalnej metody hydrolizy materiału lignocelulozowego – większość z nich prowadzona jest w Stanach Zjednoczonych. Uzasadnieniem dla badań nad ulepszeniem procesu produkcji bioetanolu II generacji jest możliwość wykorzystania produkowanej w ogromnych ilościach biomasy odpadowej i wdrożenie idei gospodarki zamkniętej.

Generalnie produkcja bioetanolu II generacji może być przeprowadzona przy użyciu kilku różnych technologii. Jednakże najpopularniejszą jest metoda łącząca hydrolizę celulozy z fermentacją heksoz i pentoz w tym samym reaktorze, czyli tzw. SSF (Simultaneous Saccharification and Fermentation). Prowadzone są badania nad znacznie bardziej zaawansowanym procesem, który w jednym reaktorze łączy ze sobą produkcję enzymów, hydrolizę i fermentację, czyli CBP (Consolidated Bioprocessing). 

Najczęstszymi problemami w produkcji bioetanolu z lignocelulozy są wysokie koszty produkcji, niska wydajność lub powstawanie niechcianych produktów ubocznych. Na dodatek sam koszt celulaz jest duży, a wydajność procesu stosunkowo niska. Alternatywą może być hydroliza kwasowa, jednakże ma ona negatywny wpływ na produkcję cukrów. Wydajność celulaz jest wciąż zwiększana, jednakże nie osiągnęła ona jeszcze żądanej wielkości. Wciąż prowadzone są badania nad idealnym organizmem fermentującym zarówno pentozy i heksozy. W tym celu stosuje się genetycznie modyfikowane drożdże, jednakże ich odporność wymaga udoskonalenia, aby mogły być bez przeszkód stosowane w przemyśle.

Bioetanol z odpadów przemysłu piekarniczego i ziemniaczanego

W związku z wysoką ceną surowców celulozowych poszukuje się tańszych surowców odpadowych pozwalających na produkcję bioetanolu niższym nakładem kosztów. Takich odpadów mogą być odpady piekarnicze, których dostępność na rynku jest bardzo duża. 

Zakłady piekarnicze generują odpady, które mogą zostać wykorzystane jako surowiec dla gorzelni. Corocznie w Polsce powstaje ok. 170 tys. ton wyrobów klasyfikowanych jako odpad, dlatego produkcja z odpadów piekarniczych ma znacznie większe uzasadnione ekonomicznie niż produkcja z lignocelulozy, a technologia produkcyjna jest prostsza i mniej wymagająca.

Jakie korzyści niesie ze sobą produkcja bioetanolu II generacji z odpadów piekarniczych i surowców skrobiowych?

  • niski koszt surowca
  • podwójne naliczanie za produkt
  • zerowa emisja
  • wykorzystanie wywaru – zamiast produkować paszę dla zwierząt można produkować nawóz

Instalacje do ekonomicznej produkcji bioetanolu II generacji

Chcąc dostosować się do potrzeb inwestorów i dopasować produkcję do polityki zarządzania gospodarką odpadami, które są cennym źródłem cukrów do produkcji etanolu – projektujemy instalacje technologiczne dla przemysłu spirytusowego II generacji. Obsługujemy inwestora kompleksowo od etapu konsultacji potrzeb wydajnościowych, projektu technologicznego i budowlanego, całkowitej automatyzacji produkcji, aż po rozruch zakładu i serwis urządzeń.

Justyna Rębas
Główny technolog firmy Chemat Sp. z o.o.