GREENN Co. GReen Ethanol Energy Northern Netherlands Cooperation BIO-ETHANOL. Rijden op een tank vol alcohol

Transcriptie

1 BIO-ETHANOL Rijden op een tank vol alcohol Rinus Rinia : Oosterhof-Holman Milieutechniek Onno van Dijk: TechnologieCentrum Noord-Nederland EU richtlijn biobrandstoffen In 2005: 2 procent substitutie In 2010: 5,75 procent substitutie Bio-ethanol kan een bijdrage leveren. Het wordt al veel toegepast in Brazilië, Verenigde Staten, Zweden, Frankrijk, Duitsland, Spanje. 1

2 Presentatie-overzicht (1) Inleiding EU richtlijn biobrandstoffen Kenmerken van bio-ethanol Bio-energie biomassa: agri-food reststromen productie van bio-ethanol en biogas routes: zwavelzuur (cellulose) en enzymen (zetmeel) route: enzymen (zetmeel) Presentatie-overzicht (2) Bio-ethanol uit hernieuwbare grondstoffen biomassa tarwe productie van voeding, diervoeder en bio-ethanol geavanceerde enzymatische (zetmeel) route gebruik van restwarmte van vuilverbranding 2

3 Kenmerken van bio-ethanol (1) Bio-ethanol is ethanol geproduceerd uit biomassa Biomassa kan bestaan uit hout, granen, suikerbieten en agri-food reststromen Agri-food reststromen lijken voor Nederland interessant. Volgens een Rabobankstudie: bijdrage van 3 tot 4 % aan het totale brandstofverbruik in Nederland Bio-ethanol kan worden toegevoegd aan reguliere benzine tot 85 % (E85: flexifuel auto s) Kenmerken van bio-ethanol (2) Nieuwe afzetmogelijkheid voor de landbouw (in EU meer specifiek graan en suikerbieten). Positieve netto-energiebalans. Reductie broeikasgasemissies (Kyoto-doelstellingen) Minder gezondheidsrisico s dan bij fossiele brandstoffen Vermindert afhankelijkheid fossiele energiebronnen. 3

4 Doel Verduurzaming van de energievoorziening door vervanging van fossiele brandstoffen door klimaatneutrale gasvormige en vloeibare energiedragers. Door omzetting van biomassa in: bio-ethanol voor toevoeging aan benzine en biogas ter vervanging van aardgas Bio-energie biomassa: agri-food reststromen productie van bio-ethanol en biogas routes: zwavelzuur (cellulose) en enzymen (zetmeel) 4

5 Processchema Biomassa (met cellulose) Zwavelzuur Hydrolyse Zwavelzuur terugwinning Fermentatie Biomassa (met zetmeel) Enzymatische Omzetting Fermentatie Opwerking Bio-ethanol Residu Zwavelzuur -productie Methaangisting Biogas Ontzwaveling Elektriciteitopwekking Elektriciteit Warmte Zwavel E 6 F A H 8 b 5 a C D b 7 B G A : organische (rest)stromen a : warmte 1 : zwavelzuur hydrolyse B : vergiste stroom b : lucht/o2 mengsel 2 : alcoholische gisting C : bio-ethanol 3 : destillatie D : biogas (CO2, CH4, H2S) 4 : methaangisting E : biogas (CO2, CH4) 5 : sulfide zwavel oxidatie F : zwavel/zwavelzuur 6 : biogas/zwavel scheiding G :zwavelzuur oplossing 7 : zwavel zwavelzuur oxidatie H : elektriciteit 8 : biogas elektriciteit omzetting 5

6 Bio-ethanol: Fermentatie, Destillatie, Dehydratatie Biogas- en elektriciteitproductie 6

7 A1 kader (840 mm. x 594 mm.) Form aat tekenvlak: 822 mm. x 576 mm. Technologiecentrum Noord-Nederland (TCNN) Bio-Energie in Noord-Nederland Productieproces BioEthanol 8202-FA-1-A n.v.t. A1 1 1 Concept A.T FILENAAM Biogasinstallatie 7 juni Deze tekening is gemaakt met AutoCAD

8 A2 kad er (594 mm. x 4 20 mm.) ENZYMEN BIOMASSA (Zetm eel) ton/jr WARMTE VERKLEINING EN OPSLAG Verblijftijd: 72 u Totaal volume: 480 m³ Temperatuur: n.v.t. t = 72 u V(tot) = 420 m³ VER K LE IN IN G EN OPSLAG ENZYMATISCHE VOORBEHANDELING V er blijftijd: 24 u Totaal volume: 2x50 m³ Temperatuur: 65 C E NZYM ATISCHE VOORBEHANDELING (2x1 TANK) FERM ENTO RS Verblijftijd: 96 u Totaal volume: 9x50 m³ Temperatuur: 35 C FERMENTORS (3x3 TA NK S) AARDGAS INDAMPER Vermogen: 0.5 MWth Formaat teken vlak: 576 m m. x 40 2 mm. 5 Stoom STOOMKETEL Condensaat KOOLDIOXIDE KOELWATER RETOUR BIOETHANOL (65m %) KOELWATER IN RESIDU NAAR METHAANGISTING Opd rachtgever: TCNN P roject: BioEthanol Onderdeel: Flowsheet Enzymatische Route Tekeningnumm er: Schaal: Formaat: Sheet van Status 8202-FA-3-B n.v.t. A2 1-1 Concept D atum revisie A (o rigin eel): Getekend do or: A.T. P lotda tum tekening: Gecontroleerd: Besteknummer: Het cop yrigh t va n deze tekening beho ort toe aan: n.v.t. GRIJPSKERK POSTADRES Kievitsw eg 13 Postbus 6 T (0594) ZG Grijpskerk F (0594) Oosterhof info@oo sterhof-holman.nl Holm an ww w.oosterhof-holman.nl M ilieutechniek bv FILENAAM Deze te keni ng is ge maa kt met AutoC AD Bio-energie biomassa: agri-food reststromen productie van bio-ethanol en biogas route: enzymen (zetmeel) Enzymatische Route Omzetting zetmeel in glucose Fermentatie van glucose tot bioethanol en kooldioxide Indamping tot ruwe bio-ethanol Vergisting van het residu van de bio-ethanol fermentatie tot biogas Centrale opwerking van ruwe bio-ethanol tot zuivere bio-ethanol 8

9 Resultaat Verwerking van ton agri-food reststromen levert: m 3 65 (v/v) % ruwe bio-ethanol of m 3 zuivere bio-ethanol en m 3 biogas (60 % CH 4 en 40 % CO 2 ) of kwh e en resulteert in: ton CO 2 emissiereductie Economie Bij een gemiddeld kostenloze beschikbaarheid van deze - agri-food reststromen - biomassa geldt: Voor een terugverdientijd van 5 jaar en een rendement op investering van 10 % van de installatie bedraagt de kostprijs van: Ruwe 65 (v/v) % bio-ethanol 20 per hectoliter en Zuivere bio-ethanol 40 per hectoliter 9

10 Bio-ethanol uit hernieuwbare grondstoffen Doel Realiseren van een bio-ethanolplant in Drenthe in Wijster Start eind m 3 bio/ethanol met gebruikmaking van het Genencor (folder) no cooking proces Gebruik maken van restwarmte van een vuilverbranding 10

11 Grondstof en bio-ethanolproductie Grondstof Grondstof (kg) voor productie van 100 liter ethanol Tarwe Suikerbieten Aardappelen Proceskenmerken biomassa tarwe bioraffinage en fermentatie voor productie van humane voeding, diervoeders en bio-ethanol geavanceerde enzymatische (zetmeel) route gebruik van restwarmte van vuilverbranding 11

12 Schematische procesweergave Vezels Gluten Graan Bio-ethanol AFVALVERBRANDING BIO-ETHANOLFABRIEK DDGS Veevoer Stoom 7 juni Bio-ethanolonderzoek Productie van 99,8 % zuivere bio-ethanol Fermentatie tot circa 18 % ethanol Tweetraps destillatie tot circa 55 % ethanol Kolomdestillatie tot circa 95 % ethanol Nazuivering tot 99,8 % zuivere ethanol 12

13 Fermentatie Gas pump Condensor Waterbath Sample valve 3 Tweetraps destillatie Cooler Cooler 50-60%Ethanol Steam Step 2 vessel Step 1 Vessel 4 13

14 Kolomdestillatie Cooler Reflux 96 % ethanol % ethanol Destillation Colum 4 Fermentatie voorbeeld Ethanol yield % v/v 20,000 19,000 18,000 17,000 16,000 15,000 14,000 13,000 12,000 11,000 10,000 9,000 8,000 7,000 6,000 5,000 4,000 3,000 2,000 1,000 0,000 0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 time (hrs) Ethanol 4 14

15 Destillatieresultaat Tweetrapsdestillatie In: 18,0 tussen: 32,5 en uit: 56,0 v/v % ethanol Kolomdestillatie In: 56,0 en uit: 96,0 v/v % ethanol Chemisch drogen In: 96,0 en uit: 99,8 v/v % ethanol 4 Grondstof en productie (folder) Benodigde grondstof tarwe ton/jaar Productie van bio-ethanol ethanol m 3 /jaar ton/jaar Productie van voeding gluten ton/jaar vezels ton/jaar Productie van diervoeders fermentatieresidu ton/jaar 15

16 CO 2 emissiereductie en -efficiëntie CO 2 emissiereductie geavanceerd ethanolproductieproces met gebruik van afvalwarmte van een vuilverbranding ton/jaar conventioneel ethanolproductieproces zonder gebruik van afvalwarmte ton/jaar CO 2 emissie-efficiëntie geavanceerd ethanolproductieproces met gebruik van afvalwarmte van een vuilverbranding 90 % conventioneel ethanolproductieproces zonder gebruik van afvalwarmte 45 % Bio-ethanolproductie m 3 /jaar E85 flexifuel auto s Stel een E85 flexifuel auto rijdt km/jaar Benodigde bio-ethanol circa liter (2,5 m 3 )/jaar Bio-ethanolproductie bedraagt m 3 /jaar Beschikbare bio-ethanol voorziet in de brandstofbehoefte van flexifuel auto s, dus ongeveer 0,5 % van de auto s in Nederland. 16

17 Contactgegevens project ir. Onno van Dijk ing. Rinus Rinia tel: tel: TechnologieCentrum Noord-Nederland Oosterhof Holman Milieutechniek bv Zernikelaan 6 Kievietsweg 13 Postbus AA GRONINGEN 9843 ZG GRIJPSKERK tel: tel: fax: fax: Dank voor uw aandacht! 17