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Canadian Renewable Fuels Summit

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Syntec Biofuel社は、厳選された合成エタノールを生成するために、専売品として触媒技術を開発しています。

全体のプロセスは、リアクターにおいて、触媒を投入することで合成ガスからエタノールへ熱化学的変換を行います。合成ガスは一酸化炭素と水素の混合ガスで、あらゆる炭素質物質から産出することができます。例えば、天然ガス、コールベッドメタン、埋立地ガス、消化ガスなどがそれに当たります。またバイオマスのガス化によっても合成ガスは発生させることができ、この方法が一番重要視されています。

Syntec社のエタノール合成プロセスは大きく3段階に分かれます。

photoarrow  合成ガス(CO, H2)の生成:バイオガスや埋立地ガスの水蒸気改質あるいは部分酸化によるもの。またはバイオマス原料の気化によるもの。
arrow  Syntec社独自の触媒法を用いた合成ガスからエタノールへの変換
arrow  エタノールの蒸留(高純度)

製造プロセスはメタネックス社やシェル社、そしてサソル社などのような企業が世界レベルで採用する今日のメタノールやガスの液体化(GTL)の製造プロセスに類似していますが、触媒を利用することやそれを利用する際の圧力などの条件は大きく異なります。

Syntec社は、その専売テクノロジーがバイオマスからエタノールを大量に生産することを可能にする一番重要な生産プロセスになり得ると確信しています。また、砂糖あるいはスターチを含む穀物を原料とした従来のエタノール発酵よりも価格をおさえることができると予測しています。

process
*上記の図をクリックすると角拡大図をご覧いただけます。

世界初の研究分野
徹底的な特許関連の書物や資料を紐解くと、合成ガスからエタノールを生成する厳選されるべき触媒合成についての研究が今日まであまりなされていないことが明らかであることがわかります。さらにエタノール触媒の不足やエタノール生成の比率が低いことで、化学的なエタノール生産の存在は注目されず、そのため今日ではほとんどのエタノール生産が穀物をはじめとする食物に頼っています。それらは発酵に時間とコストがかかり、大量生産が不可能であるにも関わらず、エタノールを容易に生成することができるという理由で今日でも採用され続けているのです。

Syntec社の世界でも新しい、非常に革新的な触媒法開発によってエタノール触媒をより厳選されたものにすることができ、それはとても大きな進展であると見ることができます。

Syntec社は、独自の触媒法によってエタノール産業が穀物を発酵させて生成する従来の方法よりも、効率よく大量に生産できる化学を利用した生産プロセスを採用できるようになると予測しています。そして豊富な農業廃棄物や他のセルロースバイオマスを利用することによって、Syntec社のテクノロジーは、オイルピーク、エネルギー安全性、温室効果ガス(GHG)削減、そして郊外におけるジョブクリエーションの必要性などの経済問題、戦略課題、環境問題に対して環境を配慮した解決策を提供していきます。

さまざまな分析
より多くのエタノールを生産するため、触媒合成によるもの(貴金属の利用あるいは高圧)、酵素発酵によるもの(バイオ廃棄物を処理するために酵素を利用)、酸加水分解および発酵によるもの(希酸法・濃酸法)といったさまざまな角度からの分析がすでに行われ始めています。これらすべての生産方法は、アルコールを生産するためにかなりの時間と労力がかかり、生産量や経済効果に影響を及ぼします。
さらに高圧下での触媒合成には、確実なエネルギーが必要となり、高圧につきまとう危険性は無視できないものになります。また低圧下での触媒合成は、数十年という長い間メタノール生成において利用されている方法です。

Syntec社は、とうもろこしやさとうきびといった商品価値のある原料ではなく、価格の変動や生産性の限界に影響されないバイオマスや農業廃棄物、排ガスといった原料を利用してエタノールをより経済的により大量に生産するために、低圧化における触媒合成方法を利用し、革新的な解決策を提供します。

今日行われる研究のほとんどは、バクテリア、酵素、そして酸加水分解に集中しています。Syntec社の研究により、触媒合成プロセスが低コストでの生産を可能にすることが明らかになりました。バクテリア、酵素、酸あるいは他の溶解力のある物質というのは、生産プロセスが大まか決まっており、それ以外の生産プロセスでは利用できない場合があります。例えば、廃材を原料として利用する加水分解プロセスを含むほとんどのプロセスでは、樹皮や木質素(リグニン)を消化させることは不可能です。また、これらのプロセスはかなりの日数をかけても少量のエタノールしか生産できず、その上、希エタノール水溶液は蒸留をしてはじめてエタノールを抽出することができます。つまり加水分解のための酸/溶媒の抽出は複雑でコストがかかり、依然として研究が続けられています。

Syntec社の気化・合成プロセスでは、木材のあらゆる部分、葉から樹皮、根まで、すべてを原料として利用することができます。下水や家畜の糞尿、森林資源、穀物廃棄物のような廃棄物系バイオマスもまた、合成ガス製造の過程で適切な生成方法により利用できます。

初期段階にあるガス化テクノロジーは、現在のところ商業化実証の段階にあり(バッテル社やカーボナ社)、埋立地/消化ガスの水蒸気改質あるいは部分酸化は、すでに商業化されています。(Lurgi社やKellog社)

酵素発酵と触媒合成の比較は下記の表のとおりです。(表示価格はすべて米ドルです。)アルコール量の理論的収量は、バイオマスのガス化によって生成された合成ガスがすべてアルコールに変換された場合の数値を示しています。

Syntec社の実質上の産出高はSyntec社の最近の触媒実績に基づいています。資本コストが1ガロン2.33ドル、生産コストが1ガロン0.78ドルという数値は、Syntec社のエンジニアリングコンサルティング企業であるPlant Process Equipment社(テキサス州ヒューストン)が80TPDという小規模なスペースで埋立地ガスを利用した場合の数値です。

Iogen社のデータはwww.iogen.caを参照しています。Iogen社の試験工場においては、1日につき44トンの原料を使用していることから、1年で100万ガロンを生産していることになります。

  Enzyme/Fermentation
e.g., Iogen Canada
Gasification/Synthesis
Syntec Biofuel Inc.
Theoretical yield 114 gal/ton

230 gal/ton

Actual yield

70 gal/ton

114 gal/ton
(Syntec est.)

Approx. capital cost/gallon/year

$4.45? (IEA2002 est.)

$2.33 (PPE? est.)

Approximate cost/gallon

$1.44?
(IEA 2002 est.)

$0.78(PPE est.)

Capacity

0.78 TPD in 2002

1 TPD by? 2007

Valuation

>$170 million in 2002

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quotationIn addition to the many benefits common to renewable energy, biomass is particularly attractive because it is the only current renewable source of liquid transportation fuel.  The land resources in the U.S. are capable of producing a sustainable supply of 1.3 billion tons per year of biomass.  One billion tons of biomass would be sufficient to displace 30% or more of the country’s present petroleum consumption.quotation

"Biomass as Feedstock for a Bioenergy and Bioproducts Industry: The Technical Feasibility of a Billion-Ton Annual Supply." April 2005.

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