Wetenschappers hebben een kosteneffectieve methode ontwikkeld voor de winning van biobrandstoffen, waardoor ze levensvatbare alternatieven voor fossiele brandstoffen in het transport zouden kunnen worden.

biobrandstoffen, die zijn gemaakt van hernieuwbaar organisch materiaal, hebben een groot potentieel als groene alternatieven voor fossiele brandstoffen in de luchtvaart- en transportindustrie. Echter, hoewel ze eerder op de markt zijn gebracht voor transport en energieopwekking, ze worden momenteel niet op grote schaal gebruikt vanwege hun hoge prijs, dat is bijna het dubbele van dat van aardoliebrandstoffen.

Biobrandstoffen zijn duurder dan benzine en diesel omdat traditionele conversieprocessen die biobutanol van brandstofkwaliteit winnen uit biomassafermentatie, energie-intensief zijn en weinig opleveren.

Nutsvoorzieningen, de Livingston Group van het Imperial College London heeft hiervoor een nieuwe oplossing ontwikkeld die een revolutie teweeg kan brengen in de manier waarop biobrandstoffen worden geproduceerd, de weg vrijmaakt voor het wijdverbreide gebruik ervan in het vervoer en de luchtvaart.

In samenwerking met bp hebben ze een op membraan gebaseerd extractiesysteem ontwikkeld dat minder dan 25 procent van de energie van de huidige processen gebruikt en tien keer meer biobrandstof produceert met een zuiverheid van meer dan 99,5%.

De bevindingen zijn gepubliceerd in Energie en milieuwetenschappen .

Hoofdauteur professor Andrew Livingston van Imperial's Department of Chemical Engineering zei:"Omdat ze duur zijn, biobrandstoffen worden meestal gecombineerd met benzine of diesel om ze 'verder te laten gaan'. Onze nieuwe technologie zou kunnen helpen om de kosten van biobrandstoffen te verlagen, zodat ze uiteindelijk fossiele brandstoffen in het transport en de luchtvaart vervangen - een veel gelukkiger situatie voor het milieu en een situatie waar we allemaal naar toe werken."

Ultradunne membranen

Biobrandstoffen zullen waarschijnlijk een centrale rol spelen bij het verminderen van de koolstofemissies en het verzachten van de gevolgen van klimaatverandering. Ze kunnen de netto-uitstoot van koolstofdioxide en fijnstof tot 80 procent verminderen en zijn duurzamer dan biodiesels vanwege het type biomassa dat bij de productie wordt gebruikt.

Biobrandstoffen worden geproduceerd door afvalbiomassa te vergisten en de brandstof uit de vergiste oplossing terug te winnen met behulp van een extractiemiddel. Echter, zowel biobrandstoffen als extractiemiddelen zijn giftig voor de noodzakelijke micro-organismen in de oplossing, dus kan de productie remmen en het energieverbruik verhogen.

In hun laboratoria in Imperial, onderzoekers onderzochten de prestaties van verschillende dunne-film composietmembranen en kwamen uit op één die het transport van extractiemiddel en water kan blokkeren, waardoor alleen de biobrandstof er doorheen kan reizen. Ze ontdekten dat dit de micro-organismen beschermde en een continue productie mogelijk maakte, wat resulteert in een tienvoudige verhoging van de productiviteit in vergelijking met conventionele technieken.

Ze testten het membraan met drie verschillende extractie-oplosmiddelen om de beste bedrijfsomstandigheden verder te verfijnen. Ze ontdekten dat het extractiemiddel 2-ethyl-1-hexanol een vijf keer snellere terugwinningssnelheid vertoonde, waardoor het energieverbruik van het proces werd teruggebracht tot minder dan een kwart van de conventionele terugwinningssystemen.

Co-auteur Dr. Ji Hoon Kim, ook van de afdeling Chemische Technologie, zei, "Door ons ultradunne membraan te combineren met een zeer efficiënte extractievloeistof, kunnen we de kosten voor het produceren van biobrandstoffen aanzienlijk verlagen, wat een belangrijke stap is om hun totale prijs omlaag te brengen."

Duurzaam alternatief

Behalve dat het schoner is voor het milieu, biobrandstoffen kunnen problemen oplossen met capaciteit en energieopslag die verband houden met andere hernieuwbare technologieën zoals batterijen, die tot dusver hebben verhinderd dat ze met succes konden worden aangepast voor gebruik in de luchtvaart en het langeafstandsvervoer.

Een ander voordeel van biobrandstoffen met een laag ethanolgehalte is dat de meeste conventionele verbrandingsmotoren al zijn uitgerust om dit type brandstof te gebruiken. Echter, de uitdaging blijft om ze financieel aantrekkelijk te maken voor bedrijven om op grote schaal te adopteren.

Volgende stappen

De Livingston Group wil nu een pilot- of grootschalige studie van hun werk voltooien om de bevindingen verder te valideren, en om hun proces nog meer te verfijnen door membraanmodulatie toe te passen en continu herstel uit te voeren met geïmmobiliseerde micro-organismen.