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

GREENN Co. GReen Ethanol Energy Northern Netherlands Cooperation

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


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


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: www.E85.biz 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


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


Processchema Biomassa (met cellulose) Zwavelzuur Hydrolyse

Biomassa (met zetmeel)

Zwavelzuur terugwinning

Fermentatie

Enzymatische Omzetting

Fermentatie

Opwerking

Bio-ethanol

Residu

Zwavelzuur -productie

Biogas Ontzwaveling

Methaangisting

Elektriciteitopwekking

Elektriciteit

Warmte Zwavel

GREENN Co. GReen Ethanol Energy Northern Netherlands Cooperation E

F 6

H 8

b 5

b 7

a

C

D

A

B 1

2

3

4

G

A : organische (rest)stromen B : vergiste stroom C : bio-ethanol D : biogas (CO2 , CH4 , H2S) E : biogas (CO2 , CH4) F : zwavel/zwavelzuur G :zwavelzuur oplossing H : elektriciteit

a : warmte 1 : zwavelzuur hydrolyse b : lucht/O2 mengsel 2 : alcoholische gisting 3 : destillatie 4 : methaangisting 5 : sulfide – zwavel oxidatie 6 : biogas/zwavel scheiding 7 : zwavel – zwavelzuur oxidatie 8 : biogas – elektriciteit omzetting

5


Bio-ethanol: Fermentatie, Destillatie, Dehydratatie


Biogas- en elektriciteitproductie

6


Biogasinstallatie GREENN Co. GReen Ethanol Energy Northern Netherlands Cooperation

7 juni 2007

13


A 1 ka d e r (8 4 0 m m . x 5 9 4 m m .) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

⌧

⌧

T e c h n o lo g ie c e n t ru m N o o rd -N e d e rla n d (T C N N ) B io -E n e rg ie in N o o rd -N e d e rla n d P ro d u c tie p ro ce s B io E th a n o l 8 2 0 2 -F A -1 -A 1 8 -1 1 -0 4

n .v .t.

A1

1

1

C o n ce p t

A .T .

1 8 -1 1 -0 4 Deze tekening is gemaakt met AutoCAD 2000

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

F o rm a a t te ke n vla k : 8 2 2 m m . x 5 76 m m .

F IL E N A AM

7


Bio-energie • biomassa: agri-food reststromen • productie van bio-ethanol en biogas • route: enzymen (zetmeel)


Enzymatische Route • Omzetting zetmeel in glucose A 2 ka d e r ( 5 9 4 m m . x 4 2 0 m m .) 0 1 2 3 4

V E RK L E IN I NG E N O PSLAG

5

V e rb lijft ijd : 72 u T o ta a l vo lu m e : 4 8 0 m ³ T e m p e ra tu u r: n .v .t.

E N ZY M A T IS C H E V O O RB E H A N D E L IN G

6

V er blijftijd : 24 u T ot a a l vo lu m e : 2 x5 0 m ³ T em p e ra tu u r: 6 5 °C

I N DA M P E R

FE R M E N TO R S

V er m o g e n:

V e rb lijf tijd : 96 u T ot a a l vo lum e : 9 x5 0 m ³ T em p e ra tu u r: 3 5 °C

0. 5 M W th

7 8 9 10

K O O L D I O X ID E

K O E L W A TE R R E T O U R

EN Z YME N

S to o m

B I O E TH A N O L (6 5 m % )

K O E L W A TE R IN

R ESID U N AAR M E T H A A N G IS TIN G

B I O M A S S A (Z e tm ee l) 3 5. 0 0 0 to n / jr t = 72 u V (t o t) = 4 2 0 m ³ V E R K LE IN IN G E N O PSLAG

C o n de n sa a t

5

E N ZY M A TI S C H E V O O R B E H A N D E L IN G (2 x1 T A N K )

F E R M E NT O R S (3 x3 TA NK S )

W AR MT E

A A RD G A S S T O O M K E TE L

O p d ra c h tg e v e r :

TC N N P ro j e c t:

B io E th a n o l O n d e rd e e l:

F lo w sh e e t E n zy m a t isc h e R o u t e T e k e n i n g n u m m e r:

S c haal:

8 2 0 2 -F A -3 -B

n .v. t.

D a tu m r e v is i e A (o ri g in e e l) :

10 -1 2-0 4

F o rm a a t:

S heet

v an

S ta tu s

1 - 1

A2

C o n ce p t

G e te k e n d d o o r:

A .T .

P lo td a tu m te k e n i n g :

G e c o n tro le e r d :

10 -1 2-0 4 H e t co p yr ig h t va n d e z e te k e n i n g b e h o o rt to e a a n :

n.v .t.

O o s te rh o f H o lm a n

G R IJP S K E R K K ie v i tsw e g 1 3 T ( 0594) 28 01 23 F ( 0594) 21 28 83

P O S TA D R E S P o s tb u s 6 9 8 4 3 Z G G ri jp s k e rk

in f o @ o o ste r h o f- h o l m a n .n l w w w .o o s te r h o f- h o l m a n .n l

M ilie u t e c h n ie k b v 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

F o r m a a t te k e n vl a k : 5 7 6 m m . x 4 0 2 m m .

F IL E N A A M

Deze te keni ng is ge maa kt met AutoC AD 200 0

B e ste kn u m m e r:

• 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


Resultaat Verwerking van 60.000 ton agri-food reststromen levert: – 6.000 m3 65 (v/v) % ruwe bio-ethanol of 4.500 m3 zuivere bio-ethanol en – 6.000.000 m3 biogas (60 % CH4 en 40 % CO2) of 12.000.000 kWhe en resulteert in: – 15.000 ton CO2 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


Bio-ethanol uit hernieuwbare grondstoffen


Doel • Realiseren

van een bio-ethanolplant in Drenthe in Wijster

• Start eind 2008 • 100.000 m3 bio/ethanol met gebruikmaking van het Genencor (folder) no cooking proces • Gebruik maken van restwarmte van een vuilverbranding

10


Grondstof en bio-ethanolproductie Grondstof

Grondstof (kg) voor productie van 100 liter ethanol

Tarwe

285

Suikerbieten

1.000

Aardappelen

800


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


Schematische procesweergave Gluten

Vezels

Bio-ethanol

Graan

AFVALVERBRANDING

BIO-ETHANOLFABRIEK DDGS Veevoer Stoom

7 juni 2007

10


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


Fermentatie Gas pump Condensor

Waterbath

Sample valve

3


Tweetraps destillatie

Cooler Cooler

50-60%Ethanol

Steam

Step 2 vessel

Step 1 Vessel

4

13


Kolomdestillatie Cooler

Reflux

96 % ethanol

50-60 % ethanol Destillation Colum

4


Fermentatie voorbeeld

% v/v

Ethanol yield

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


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

250.000 ton/jaar

• Productie van bio-ethanol – ethanol

100.000 m3/jaar 80.000 ton/jaar

• Productie van voeding – gluten – vezels

25.000 ton/jaar 40.000 ton/jaar

• Productie van diervoeders – fermentatieresidu

40.000 ton/jaar

15


CO2 emissiereductie en -efficiëntie • CO2 emissiereductie – geavanceerd ethanolproductieproces met gebruik van afvalwarmte van een vuilverbranding 140.000 ton/jaar – conventioneel ethanolproductieproces zonder gebruik van afvalwarmte 65.000 ton/jaar

• CO2 emissie-efficiëntie – geavanceerd ethanolproductieproces met gebruik van afvalwarmte van een vuilverbranding 90 % – conventioneel ethanolproductieproces zonder gebruik van afvalwarmte 45 %


Bio-ethanolproductie 100.000 m3/jaar E85 flexifuel auto’s

Stel een E85 flexifuel auto rijdt 20.000 km/jaar – Benodigde bio-ethanol circa 2.500 liter (2,5 m3)/jaar – Bio-ethanolproductie bedraagt 100.000 m3/jaar

Beschikbare bio-ethanol voorziet in de brandstofbehoefte van 40.000 flexifuel auto´s, dus ongeveer 0,5 % van de 7.500.000 auto´s in Nederland.

16


Contactgegevens project ir. Onno van Dijk e-mail: [email protected] tel: 06 20 01 01 94

ing. Rinus Rinia e-mail: [email protected] tel: 06 22 24 15 17

TechnologieCentrum Noord-Nederland Zernikelaan 6 9747 AA GRONINGEN tel: 050 575 28 26 fax: 050 575 28 22 www.tcnn.nl

Oosterhof Holman Milieutechniek bv Kievietsweg 13 – Postbus 6 9843 ZG GRIJPSKERK tel: 0594 28 01 23 fax: 0594 21 28 83 www.oosterhof-holman.nl


Dank voor uw aandacht!

17

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

Recommend Documents