Каким БИОТОПЛИВО IMPACT химической промышленности?
Учитывая спектр возможностей и ограничений, существенные изменения нынешней структуры капитала в химической промышленности вряд ли, по крайней мере несколько десятилетий.
Химическая промышленность является критически важным фактором для современного общества, обеспечивая сырьем для ошеломляющие 70000 продукции, начиная от хлора используется для очистки воды в легкие материалы, которые содержат спортивные товары (1). В целом, индустрия использует значительное количество ископаемого топлива, энергии для осуществления желаемых преобразований и разлук, и как источник основных строительных блоков углерода. Таким образом, энергетики и химической промышленности, тесно связаны между собой.
Как спроса на энергию во всем мире неуклонно возрастает и цена на нефть колеблется около психологически важный уровень $ 100/bbl, поиск экономически эффективных и экологически безопасных альтернатив - длинный области химической профессии инженерно - усилилось. Водород, ядерной, солнечной, ветра и биотоплива как этанол и биодизельное топливо в настоящее время преследовал в качестве потенциальных альтернатив традиционным энергоносителям (2, 3). Хотя каждый имеет свои положительные и отрицательные признаки, биотопливо сектор получил наибольшее внимание и стал свидетелем невероятной рост в последние годы.
Чистая прибыль для общества, надежной и большой сектор биотоплива все еще является предметом дискуссий, однако. Организации Объединенных Наций недавно опубликовала политики заявление с призывом к 5-летний мораторий на использование продовольственных культур для производства топлива (4). В то же время, Конгресс США принял, а президент Буш подписал закон энергии законопроект, который предусматривает увеличение использования биотоплива (5). То, что эти уважаемые учреждения проводить такие расхождения во мнениях доказательства того, что этот вопрос является крайне важным и недостаточно изученным.
Что бы потенциальные последствия роста производства и использования биотоплива на химической промышленности? Этот вопрос получил достаточного внимания в литературе. В конечном счете, производство химических веществ, полученных из биологически сырья, должны управляться экономического здравого смысла и способности удовлетворять желаемого технологии / цели деятельности.
Эта статья дает представление о потенциальных альтернативных сырья - с акцентом на биотопливо в качестве основного сырья для химического производства. Она фокусируется на производстве этилена из bioderived этанола, так как по сравнению с некоторыми альтернативами, которые осуществляются, это наиболее практичный и простой потенциальной замены сырья, а также трудностей обнаружил этот процесс скорее всего будет более серьезный характер для других альтернатив. Обсуждение, которое следует также говорится о характере отношений между топлива и химических веществ, а также подробности недавних изменений в биотопливо продукции. Затем он рассматривает некоторые экологические аспекты и основные термодинамические вопросов. Наконец, эта статья демонстрирует ключевые вопросы, связанные с scaleup, капитальные затраты, переменные затраты, принятия решений по проекту, а также перспективы на технологические инновации, которые могли бы существенно изменить анализа. Мы пришли к выводу, что - с учетом сложившейся технических, экологических и финансовых возможностей и ограничений - резкое перераспределение химической промышленности от традиционного сырья к биотопливо вряд ли будет реализован в течение ближайших нескольких лет ..
Химических веществ и топлива
Этилена и пропилена служить в качестве основных строительных блоков, из которых наиболее полимеров и химических промежуточные сделал сегодня (6). Оба эти промежуточные за счет высокой температуры, в газовой фазе крекинга алканов пара сырье используется в качестве растворителя в паровой крекинг-процесса, а также внешних тепла, получаемого при сжигании природного газа и процесс отходящих газов применяется для печи труб.
Типичные сырья для паровой крекинг включают этан, пропан и керосин. Это получается как очищенный от продуктов переработки природного газа и нефти. Если не используется в качестве химического сырья, материалов находят применение в качестве топлива.
Доля petroleumderived топлива, которые в конечном итоге использоваться в качестве химического сырья для счета примерно 1% от общего глобального энергетического рынка, или около 3% мирового рынка нефти и газа. Химическая промышленность является весьма эффективным с сырья он использует в процессе производства, сохраняя значительную часть приобретенного сырья в конечной продукции она производит - как правило, около половины энергии и три четверти массы.
Преобразование энтальпии и разлук, - которые по-прежнему доминируют перегонки - составляют большинство потерь энергии в нефтехимической переработки. Они также представляют собой значительную часть инвестиций, необходимых для строительства завода. В самом деле, это обычно оценкам, 40-70% и капитальные и эксплуатационные расходы, необходимые во время обычной обработки нефтехимических для разделения (7).
Сложных увольнений, необходимое для паровой крекинг совершаются криогенной дистилляции. Водорода, метана, олефинов и другие компоненты, как правило выхода крекинга печи при температуре выше 700С, только чтобы быть сжимается и охлаждается до криогенных температур, чтобы желаемый фракций должны быть разделены путем дистилляции. Несмотря на это энергии неэффективность, 1 выкуп качества злоумышленник / разделения поезда является то, что весы очень хорошо. Именно эта характеристика, что позволило злоумышленнику комплексов увеличиваются в размерах за последние годы, с самым большим в настоящее время более 2000 гигаграммы в год (Гг / год) (8).
Полиэтилен производства в настоящее время приходится около 60% мирового потребления этилена. За ней следуют окись этилена, винилхлорида и стирола. Большинство окиси этилена превращается в этиленгликоля и в конечном счете, использоваться для производства ПЭТ бутылок и полиэфирных волокон. Подавляющее большинство винилхлорида заканчивается поливинилхлорида для использования в строительстве. Этиленгликоль и винилхлорида легко поставлен, и есть динамичной глобальной торговли как товарами. Это позволяет полимеров, получаемых из них, которые будут изготовлены в глобальном масштабе.
Этилен, напротив, трудно на корабль и этилена производных, в том числе полиэтилена, чаще всего производится на злоумышленник Фенслайн или на объекте, рядом с трубопровода. В результате, тенденция к крупномасштабной производства и необходимость обеспечения доступа к огромного количества алканов сырья заставили большинство новых инвестиций в производство этилена на Ближнем Востоке (8).
Химических веществ и биотоплива
Сегодня, био-полимеров, полученных в продаже имеются, но только в малых масштабах (9). На сегодняшний день Есть каких-либо крупных биологически основе ароматических материалов, используемых в химической промышленности.
Полимеров, получаемых из возобновляемых растительных сырья являются собирая внимание всей химической инженерным сообществом из-за опасений по поводу изменения климата, рост цен на ископаемые виды энергии, а также желание увеличить географической гибкости сырья источников. Биополимеры производить от 0,8 до 3,8 кг меньше СО2 на кг полимера по сравнению с обычными ископаемых полученных полимеров (9). Хотя биополимеров могут быть привлекательным вариантом для обслуживания местных рынков и укрепления местной экономики, их материального свойства и характеристики (с точки зрения прочности, тепло-и химическую стойкость и т. д.), как правило, хуже, чем их традиционные, этилена, полученных коллегами, чтобы они не были с готовностью принял на рынке, и их использование, как правило, ограничивается сравнительно небольшой диапазон конечного применения.
Последние объявления осветили еще одна возможность: производство полимеров использования био-основе этилена в качестве исходного материала. Отдельно. Braskem (10), а также совместное предприятие Dow Chemical и Crystalev (11), объявили о своих планах сделать полиэтиленовой продукции с использованием этилена получить от обезвоживания этанола в мировом масштабе. Конечно, полимеров, сделал этот подход будет точно таким же, как и те, полученной из ископаемых источников, выгодные исключением того, что они изготовлены из возобновляемого сырья. Хотя эти объекты имеют смысл в Бразилии - где издержки производства этанола являются разумными и рынок хорошо развит - это будет трудно осуществить этот подход в глобальном масштабе на широкомасштабной основе.
Этанол в настоящее время является наиболее распространенным биотоплива и хорошо подходит для использования в качестве химического сырья из-за легкости и избирательности, с которой он может быть преобразован в этилена. Этанол обезвоживания этилена более кислых катализаторов известного коммерческого процесса. Бразилия и США в настоящее время производят подавляющее большинство топливного этанола в мире. В Бразилии, в изобилии, сахарного тростника, обеспечивает коренных сырья для бурно развивающейся индустрии этанола, в то время как в США, кукуруза выбора сырья для выращивания инфраструктуры производства этанола сегодня.
Оба маршрута видели надежных промышленных масштабах роста в течение последних десяти лет. Несмотря на этот рост, тем не менее, этанол до сих пор встречается только 12,6% от спроса на бензин в Бразилии, и только 3,5% от текущего бензина в США спрос (12) - составляет менее 1% от общего объема потребления транспортного топлива в мире.
В Бразилии этанол, по праву считается основным видом топлива транспорта (с широко доступной инфраструктуры для поддержки потребителей автомобильной использования), так и с точки зрения затрат, она торгует на паритет с ископаемых видов топлива на основе энергии. В отличие от этого, в США, этанол-прежнему используются в основном в качестве топлива, добавки, смешанные в определенных бассейнах бензина для удовлетворения федеральных мандатов, связанных с отказа от метил-трет-Buty \ эфира (МТБЭ) в качестве топлива кислородом. За последние несколько лет, этанол была теги премиум-цену связанные с ней - будучи по цене от 1 и 3 раза стоимость бензина смесь наличии. Этанол только станет конкурентоспособным в качестве исходного сырья для перехода на этилен, когда он последовательно торгов на энергию паритета с ископаемого сырья.
В последние годы в других биологических полученных сырья были привлечения инвестиций долларов, а с несколькими компаниями, имеющими объявил масло-жировой основе полиолов замены. Например, на соевой основе полиолов в настоящее время используется для замены полиэфирных полиолов propylenebased в уретановых пен. Кроме того, быстрый рост производства биодизеля породил ряд проектов на основе глицерина (13), побочный продукт переработки растительного масла для производства биодизельного топлива и других приложений. Solvay и Dow Chemical также объявили о планах преобразовать глицерина, чтобы пропилена chlorohydrin, после омыления в эпихлоргидрина. Archer Daniels Midland (ADM). Dow, Cargill, и другие преследуют коммерческих масштабах мощностей по производству пропилена гликоля от глицерина, который является основным побочным продуктом производства биодизельного топлива (КЭП, август 2007. Стр. 6-9).
Рисунок 1 показывает текущий мировой промышленной объема carbonbased топлива и сырья (14-17). семян масла и олефинов (этилена и пропилена) производятся в больших объемах, чем биотопливо (этанол и биодизельное топливо), но все три по-прежнему ничто по сравнению с производством традиционных видов топлива, показанный здесь, как нефть, полученных дистиллята.
Воздействие на окружающую среду
Биотопливо получит значительное внимание в качестве средства для уменьшения антропогенных выбросов углерода, связанных с транспортом. Использования топлива для транспорта возвращает углерода в атмосфере в виде СО2. В самом деле, последние исследования ставят под сомнение ли биотопливо хуже глобальное потепление, чем традиционных ископаемых видов топлива (15). Химическое производство, с другой стороны, стремится сохранить атомов углерода, содержащегося в топливе, преобразовав их в продукты, которые, по большей части, товары длительного пользования - по сути, секвестрации углерода и в результате чего общее снижение атмосферного СО2.
Таким образом, использование биотоплива в качестве химического сырья может когда-нибудь помочь, чтобы компенсировать выбросы углекислого газа и может повлечь за собой выгоды должно выбросов углекислого газа облагаться налогом. Тем не менее, пахотная земля является ограниченным ресурсом, и преобразования химической промышленности в сторону биотоплива будет еще больше усугубляет это ценный актив.
Основные термодинамики
Поскольку углерод существует большое разнообразие форм, основных принципов термодинамики следует руководствоваться при поиске альтернативных сырья. Рисунок 2 участков энтальпии сгорания против окисления углерода для различных соединений (19, 20). Метан, в левом верхнем углу. является наиболее энергичные молекулы углерода - то есть, на единицу массы, то выпустит самый тепла при сгорании. На другом полюсе (внизу справа) является CO2, что является абсолютно окисляется.
Современные химические процессы на основе окисления, поскольку они имеют более низкие издержки и сохранить больше углерода в качестве исходного сырья. Сокращение углерода (перемещение вверх по диаграмме) требует энергии (расходов) от внешнего источника (других молекул, свет, электричество, отопление) или перераспределение внутренней энергии, как и в брожении.
Биологические системы уменьшить окисление нижнем энтальпия атомов углерода в углеводы в этанол дальнейшей окислительной 33% атомов углерода СО2. Одновременного окисления и восстановления присущих брожения приводит к общей низкой эффективности углерода.
Начиная с большей энергией сырья (таких как нефть и газ), которые структурно ближе к желаемой конечной продукции требует меньших затрат botfi энергии и меньшее число шагов для проведения желаемых преобразований. Эти два фактора являются более низкие затраты. Таким образом, это была простая оптимизация расходов на основе термодинамики следует, что побудило химической промышленности мигрировать почти исключительно на нефть и природный газ в качестве используемого сырья углерода.
Пахотные требования
В общем, фотосинтеза делает относительно бедных работу преобразования солнечной энергии в химическую энергию в метаболизме растений (по определению теплоты сгорания сухой биомассы), и ни при каких обстоятельствах содержание энергии биомассы превышает ввод солнечной энергии. В самом деле, эффективность преобразования растений лишь небольшая часть - как правило, от 0,1 до 1% - от входного потока солнечного (21, 22).
Чистая первичная продуктивность (АЭС), является мерой фактического производства биомассы в данной экосистеме. АЭС значения иллюстрируют разительный контраст между тропическим и умеренным климатом: тропические значения АЭС в диапазоне 900-1,200 г-C / м ^ 2 ^ SUP-год, а значения в умеренных регионах варьируется от 300 до 500 г-C / м ^ 2 ^ SUP-летних (23). Максимальная химическая продукция потенциала с использованием biomassbased сырья, таким образом, ограниченной этими АЭС.
К сожалению, не все из АЭС может быть собрано, и то, что собрано лишь частично преобразованы. Относительная неэффективность фотосинтеза видно на рисунке 3, в котором рассматриваются зернопроизводящих завода в условиях умеренного климата (24).
Рассмотрим заменить мирового производства этилена сегодня с этанолом обезвоживания. Этанол выход из бразильского тростника, по оценкам, около 6080 л / га (л / га), тогда как этанол выход из кукурузы составляет примерно 4070 л / га. Синтезирующий 116200 Гг этилена - 2007 оценкам во всем мире потребления (25) - потребуется 242 млрд л этанола, или почти 40 млн га, в Бразилии или 60 млн га в США, Бразилия в настоящее время используется около 66,6 млн. га сельскохозяйственных угодий для всех культур (26), в то время как США используют примерно 178,8 млн. га (27). Таким образом, заменив в глобальной цепи этилена только потребует примерно 60% населения Бразилии, или 34% от США, сельскохозяйственные угодья. Использование выделенного энергетических культур, таких как просо не смогло бы облегчить земельных требований, по оценкам урожаи порядка 5600 л / га меньше, чем нынешние дает этанола в Бразилии.
Несмотря на достаточно пахотных угодий с переходом большей части мне глобальной базе химического сырья сельскохозяйственной полученных исходных материалов, такое преобразование скорее всего? пахотных земель сегодня в основном используется для поддержки глобальных потребностей в области питания. Как мирового населения продолжает расти, увеличения производства продуктов понадобится от существующих активов земли. Глобальный мандатов использование возобновляемых источников топлива, возможно, также заручиться приоритет над химическими веществами, принимая их соблюдения. При отсутствии новых мандатов для химического производства энергии из возобновляемых источников, представляется маловероятным, что необходимые пахотных земель станет доступна. Кроме того, использование земли, помимо уже существующих пахотных земель для этих целей может оказать отрицательное чистое влияние на глобальное потепление (15).
Таким образом, несмотря на оптимизацию в течение нескольких тысячелетий, фотосинтез еще бедных процесса преобразования энергии. Это приводит к чрезмерной суши требования, которые являются необоснованными с учетом конкуренции на продовольствие и топливо. Это, скорее всего, не изменяется в результате технологического прорыва, если фундаментальный процесс фотосинтеза заново или дополнены.
Потребность в капитале
Немного предприятий финансовых, технических и маркетинговых специалистов для создания и прибыльно запустить комплекс химических предприятий - независимо от того, что в качестве исходного сырья используется. Эти компании имеют ограниченные финансовые бюджеты и тратить их с большой осторожностью.
50 крупнейших компаний химической провел оценкам составляет $ 39,7 млрд. на капитал в 2006 году (28). Этот бюджет был специально предназначенные для поддержки всего портфеля проектов, включая следующие (в порядке возрастания риска):
* Поддержка и / или увеличения существующих мощностей
* Инвестиции в новые предприятия, которые обслуживают существующие рынке, используя зрелую технологию
* Инвестиции в новые предприятия, которые обслуживают существующего рынка с использованием новых технологий
* Инвестиции в новые предприятия, которые обслуживают новые рынки с использованием новых технологий.
Использования этанола для производства этилена, скорее всего, находятся в интервале между второй и третьей категории - хотя каждый шаг процесса известно, полностью интегрированный сочетание до сих пор не построены.
Интересный анализ предполагает принятие ряда оптимистических предположений о капитальных расходов и прогнозирования в результате проникновения на рынок bioderived химических веществ. Например, мы разработали сценарий анализа из 2020 года, используя комбинацию публикуемых данных (29), внутренней оценки этилена роста рынка, а также следующих предположениях:
* Бюджет капиталовложений из 50 химических компаний растет на 5% в год
* Часть этих бюджетных средств, выделяемых на био-основе этилена линейно растет практически с нуля в 2007 году до полного 10% в 2020
* Стоимость этих новых комплексных объектов составляет $ 2 млн за Гг потенциала
* Достижений в области биотехнологии позволяют капитальных затрат оставаться плоской за 2007-2020 сроки.
Как показано на рисунке 4, согласно этому сценарию, предсказал проникновению на рынок био-основе этилен-прежнему лишь немногим более 12%. Сценарий может быть возмущенных, но найти реальные ситуации, в которой большей доли на рынке достигается является непростой задачей. Кроме того, в 2020, инвестиции в bioderived этилена обгонит, которые необходимо поставить предсказал ежегодный рост в арифметической прогрессии, которая начинается новый набор экономических анализов (см. ниже).
Рисунок 5 кратко земля и капитал, необходимые для замены химических базы этилена с использованием различных методов. Поскольку ни один комбинаты этанола до этилена настоящее время не существует, потребности в капитале являются ориентировочными и приведены на рисунке. Ошибка баров в 20% для капитала и 10% для земель включены для учета факторов неопределенности и США пахотных земель показал эквивалент для сравнения. Как и следовало ожидать, в сочетании тростника / или кукурузного жмыха / початка целлюлозных заводов этанола до этилена требуется больше капиталовложений, но менее сельхозугодий. Автономное целлюлозного этанола до этилена потребует значительно больше средств, чем другие методы проанализированы.
Переменные издержки
При выборе между сырья, переменные затраты, является важным фактором. В первом приближении, стоимость основного сырья в зависимости от их содержания энергии могут быть использованы. Осложняющим фактором является то, что цены на различные продукты на основе различных подразделений.
Рисунок 6 участков по рыночной цене ряда важных химических веществ с поправкой на содержание энергии (выше теплотворная способность). Это визуальное представление позволяет быстро сравнения продуктов с использованием их традиционных единиц, а калиброванные долл. / ГДж.
Имейте в виду, что цены меняются с течением времени. Цены, указанные здесь снимок оценки, основанные на цитаты из различных государственных источников в конце 2007 года.
Биомасса на $ 50/m.t. дешевле, чем кукуруза на $ 3.76/bu и этанола на $ 1.76/gal. Этот рост цен на единицу энергии прогрессирует вниз цепочки соответствует - в противном случае было бы невозможно для конвертеров с прибылью.
Аналогичная картина роста цен вниз по цепочке можно увидеть withethane к этилена до полиэтилена в США также видно на рис 6, значительные региональные различия в ценах, которые являются причиной текущих инвестиционных решений. Этан на Ближнем Востоке намного дешевле, чем в США, в самом деле, для этанола из кукурузы, чтобы конкурировать с Ближнего Востока этана на основе энергии, было бы продать за $ amere 0.15/gal.
В конечном счете, существует фундаментальная компромисс между переменными и капитальных затрат. Рисунок 7 участков капитальных затрат по сравнению с переменными затратами на несколько технологий производства олефинов (все в 1000 Гг / год шкале). Диагональные линии обозначают приблизительные хозяйственно-экономической кривых производства эквивалентности.
Уголь-олефинов производства по газификации имеет высокую капиталоемкость, но очень низкие переменные затраты. Для сравнения, комбинаты этанола toethylene дешевле строить, но больше бежать. Если минимизации расходов изменчивости в течение жизненного цикла объекта является главной целью, то уголь-олефинов маршрут может быть более подходящим выбором - как только завод построен, стоимость материала становится низким по сравнению с амортизации, которая известна и постоянная. Тем не менее, масштабы требуемых инвестиций неизбежно означает, что другие проекты не будут получать финансируемые из-за ограниченности бюджета капиталовложений. Кроме того, low-capital/high-variable-cost растения могут быть рискованными предприятиями, поскольку даже небольшие изменения переменных затрат может иметь большое влияние на общую рентабельность завода в долгосрочной перспективе.
Введение налога на выбросы углерода представляется неизбежным, - хотя нерешенных ключевых вопросов, которые включают правительства будут вводить этот налог, и в какой степени. Осуществление будет сложно с учетом разнообразного характера производства, которые существуют в настоящее время. Рисунок 7 включает в себя оценки потенциального воздействия СО2 налог на различных технологиях.
Учтите, что уголь-олефинов с использованием технологии синтеза газа может производить свыше 5-7 Гг СО 2 в Гг премьер олефинов (30, 31), в то время как традиционные крекинга этана нафты и производят значительно меньше (0.5-3 Гг СО 2 в Гг олефинов, в зависимости от источника и метода) (32). Количество просмотров в изоляции, номера ферментации биопродуктов в этанол значительные СО2 эмитентов, хотя такие объекты могут быть освобождены от регулирования.
Стрелки распространяется на право каждой технологии оценки воздействия, соответственно CO-, налог $ 25, $ 50, $ 75. $ 100 и $ 125 за метрическая тонна OfCO2. Анализ предполагает, 5 Гг СО 2 в Гг олефинов на уголь-процессы, 2:1 для фракционирования природного газа и трещин, 2:1 для нафта крекинга, и 1:1 для этана трещин. Очевидно, что, как показано на рисунке, угольной газификации-toolefins подход будет наиболее сильно влияние на налог на выбросы углерода любой величины.
Замена решения
Для того, чтобы выйти за рамки дополнительных роста производства био-химических веществ, полученных бы предложить значительные преимущества по сравнению с существующими химических объектов, чтобы оправдать двойного решения "строительство новых и завершение старого". Простое значение времени денег (чистая приведенная стоимость. NPV) анализ могут дать представление о масштабах экономии, которые будут необходимы. Многие компании используют специфический внутренний фактор скидки, которая варьируется в зависимости от характера проекта и структуры капитала фирмы. Этот анализ используется 13%, что находится в диапазоне для проектов такого типа.
Предположим, что 1000-Гг (в год), полученные био-этанола до этилена обойдется в $ 2 млрд, чтобы построить. Чтобы оправдать эти расходы, новый завод будет сохранить около $ 370 000 наличными стоимость Гг этилена для достижения безубыточности рентабельность капиталовложений в 10 год (на 13% коэффициента дисконтирования). Это минимальные денежные сбережения требуется, поскольку компании, как правило, не будут осуществлять многие капитала нулевой NPV проектов.
По данным недавно проведенного анализа, глобальная средняя стоимость денежной наличности по всем этилена номера меньше, чем $ 700000 / Гг. и большинство объектов на Ближнем Востоке, общая стоимость денежных менее $ 400000 / Гг (33). Таким образом, крайне маловероятно, что биоэтанол к этилена растения могут производить достаточное количество сбережений оправдать закрытие экономике - даже в качестве углеводородного расходы продолжают расти.
Введение налога на выбросы углерода могут существенно повлиять на эти замены экономики. Например, предположим, что 1000-Гг традиционного фракционирования природного газа и установок крекинга испускает 2 Гг СО 2 в Гг премьер олефинов. С таким же количеством комбинат этанола до этилена, станет реальным кандидатом на замену злоумышленник на налог на углекислый газ примерно на $ 185000 в Гг CO 2 ($ 185 за тонну, предполагая, что этанол до завода по производству этилена, освобождается от налогообложения).
Там существует чрезвычайно важна, но тонкое различие между проектами, которые являются жизнеспособными и те, которые могут получить финансирование. Например, многие исследования указывают на целесообразность угля в топливо заводах в США Недавнее исследование Nexant и Национальной лаборатории энергетических технологий к выводу, что такой объект мог бы выгодно работать при ценах на нефть выше $ 37/bbl (34). Несмотря на это, ни один такой объект еще не построен в США снова, ключевым вопросом является то, что немногие компании имеют опыт в строительстве и эксплуатации этих установок, а также отсутствует значительное вмешательство государства, они имеют множество более прибыльные, менее рискованные проекты для финансирования. Ситуация на биотопливе tochemicals аналогично.
Конкурентоспособной бар всегда наилучшие имеющиеся альтернативы. В настоящее время значительные региональные различия в ценах на ископаемое сырье довели инвестиций с низким уровнем стоимости таких регионах, как Ближний Восток, где очень выгодно растения могут быть запущены зрелых технологий. Только, когда эти различия в ценах будет рассеивать игровое поле стало уровне.
Технология достижения
Технические новшества будут продолжать оказывать воздействие производства биотоплива и. с ним, влияние, что биотопливо может иметь для химической промышленности. Нынешнее поколение биотоплива будет, несомненно, вступил или заменены второго и третьего поколения технологий. Например, доходность может быть улучшена в обычных обработки за счет увеличения относительного количества брожению сахар или крахмал, как процент от общей биомассы. Урожайность улучшились благодаря уменьшению метаболизма, заставляя растения уделять больше своей энергии на создание сахара и семян (35).
Что же остается в основном неизменным является чистой первичной продуктивности растений, которые составляют наиболее устойчивых источников сегодняшнего биомассы. Существует немало свидетельств, что растения не сильно улучшили свои чистой первичной продуктивности в миллионы лет, несмотря на преимущества, что такое улучшение может распространять (36). Общая энергия, запасенная в завод по-прежнему регулируются общей неэффективностью фотосинтеза.
Обработка лигноцеллюлозной биомассы, как правило, считается secondgeneration топлива, может привести к дальнейшему совершенствованию этанол. Целлюлозного этанола, скорее всего, будет осуществляться в дополнение к уже существующим производства этилового спирта, тем самым повышая урожайность на единицу площади. Однако это потребует также более дорогое оборудование, поднимая планку экономии средств, необходимых для оправдания строительства новых заводов.
В целом, эффективность капиталовложений ферментации оптимизированы. Капитал эффективности можно добиться за счет сокращения капитальных затрат и повышение пропускной способности. Изменение организмов к увеличению ферментации производительности, улучшения эффективности разделения и достижения более высоких титров алкоголя, скорее всего, улучшить эффективность капиталовложений. Для использования химических веществ, сушка не требуется. Шкала является то, что трудно расширить. Кейн имеет критическое время сократить до аварии, которая ограничивает рамки, в которых он может быть эффективно транспортировать. На зерновой основе этанола растений ограничены из-за транспортных расходов. Весы обоих типов объектов, как правило, около 380 млн л (300 Гг).
Термохимической технологии преобразования биомассы, которая не производит этанол, не обязательно иметь много преимуществ для химического производства. Пиролиз методов, основанных на производство ароматических материалов, которые не являются особенно полезными для производства олефинов. Газификация дает возможность производить смешанные спиртов, синтеза Фишера-Тропша жидкости или бензина. Из них смешанного спиртов процесс, как представляется наиболее реальной в качестве источника сырья для химических веществ.
Заключительные мысли
Химическая промышленность развивалась в своем нынешнем состоянии для эффективного экономического и термодинамических соображений. Несмотря на быстрый и беспрецедентный рост цен на ископаемое топливо, серьезных изменений в существующую базу капитала (для поддержки широкого перехода от ископаемого топлива для получения био-подходы) не представляется неизбежной. Хотя теоретически это возможно, использование биотоплива в качестве основного сырья для производства товарной химикатов скорее всего, будут ограничены из-за нехватки пахотных земель, но ограниченный капитал, и наличие более дешевых альтернатив. При отсутствии непредвиденных технологических инноваций или значительное мандатов правительства, эта ситуация вряд ли изменится по оптовой базы в ближайшие десятилетия.
ЛИТЕРАТУРА
1. Американский совет химической промышленности, <a target="_blank" href="http://www.americanchemistry.com" rel="nofollow"> www.americanchemistry.com </> / s_acc / sec_topic.asp? CID = 107
2. Shinnar Р. и С. Франческо. "Дорожная карта У. С. Декарбонизация". Наука, 313, с. 1243-1244 (2006).
3. Райдер, S., "Биотопливо Наций". Химреагент
4. Зиглер, J., "Право на питание", Генеральная Ассамблея ООН промежуточного доклада A/62/289 (2007).
5. "Энергетический законопроект станет законом," Хим. Eng. Прогресс, 104 (2), с. 9 - I0 (февраль 2008).
6. Wittcoff H., Б. Рувим. "Промышленные органических химических веществ". Wiley. Хобокен, штат Нью-Джерси, с. 88-195 (1996).
7. Копье, М., "Растяжения Разделение выбор". Химреагент Прокурор, с. 18-22 (февраль 2006).
8. Накамура, DM "Специальный доклад: Глобальная этилена Создание несколько увеличивается в 2006 году." нефть
9. Смок Д., "Пластмассы начинают цвести", Design News, с. 48-52. (30 апреля 2007)
10. "Braskem имеет первый Certified Green полиэтилена в мире." Пресс-релиз, Braskem, Так-Паулу, Бразилия, <a target="_blank" href="http://www.braskem.com.br/site/portal_braskem/en/sala_de_imprensa/s" rel="nofollow"> www.braskem.com.br / объект / portal_braskem / EN / sala_de_imprensa / <с /> ala_de_imprensa_detalhes_6062.aspx (21 июня 2007).
11. Амос, C, "Biofeedstocks видим реальный рост", Chem. Прокурор, с. 20-25. (Октябрь 2007).
12. Риттер, С. К., "Биотопливо Бонанза", Chem.
13. Маккой, М., "Глицерин излишек", Chem.
14. BP PLC, "Статистический обзор мировой энергетики 2007", BP, <A HREF = "http://www.bp.com/productlanding.do?categoryId=6848
15. Searchinger, Т. и др.. "Использование пахотных угодий США по биотопливу увеличение парниковых газов в результате выбросов от изменений в землепользовании". Наука, опубликованные онлайн на 7 февраля. 2008.
17. Licht, FOR, "Мир производство этанола в 2007 Hit новый рекорд". Всемирный этанола и биотоплива отчет. 5 (17) (9 мая 2007).
18. Департамент сельского хозяйства США ", семян масличных культур: Мировой рынок и торговля". Циркуляр серии FOP 11-07, Департамент США по сельскому хозяйству, штат Вашингтон. DC (2007).
19. Domalski Е., и др.. ", Термодинамических данных для конверсии биомассы и воды Сжигание", Министерством энергетики США Доклад SERI/SP-271-2839 (1986).
20. Уолтерс Р., Молярная взносам группы теплоты сгорания ", АВС Доклад DOT/FAA/AR-TR01/75. Департамент США по транспортировке, Федеральное управление гражданской авиации, штат Вашингтон. DC (2001).
21. Палмер, М., и др., "Письма в редакцию," Наука, 317. с. 897-898 (2007).
22. Мухи, Р. и др. /., "Радиационная перехвата и накопления биомассы сахарного тростника в сельскохозяйственной культуре орошаемых тропических условиях." Австралийский журнал сельскохозяйственным исследованиям. 45, с. 37-49 (1994).
23. Ито, А., Оикава, T., "Глобальное картографирование земного первичной продуктивности и световой эффективности использования с процесса-ориентированная модель", в "глобальных экологических изменений в смерти океане и на суше," Shiyomi. М., и др.. EDS, Terrapub. Токио, стр. 343-358 (2004).
24. Гиффорд, Р. и др. /. ", Урожайности сельскохозяйственных культур и Photoassimilate разделов". Наука. 225. с. 801-808 (1984).
25. Химический Рынок Associates, Inc <a target="_blank" href="http://www.cmaiglobal.com" <rel="nofollow"> www.cmaiglobal.com />
26. Организации Объединенных Наций, <a target="_blank" href="http://unstats.un.org/unsd/default.htm" rel="nofollow"> http://unstats.un.org/unsd/default.htm </ A>.
27. Департамент США по сельскому хозяйству, <a target="_blank" href="http://www.usda.gov" <rel="nofollow"> www.usda.gov />.
28. Краткое П., "Global Top 50", Chem.
29. "Нефтехимический Динамика рынка: олефины". Nexant Inc. Сан - Франциско, штат Калифорния, <a target="_blank" href="http://www.nexant.com" <rel="nofollow"> www.nexant.com /> (2007).
30. Пробстин, Ф. и Р. Хикс, "Синтетические топлива", Дувр. Минеола. Нью-Йорк. (2006).
31. Ларсон, Е. и Р. Tinglin ", производство синтетического топлива при помощи непрямого сжижению угля". Энергии для устойчивого развития. 7, с. 79-102. (2003).
32. Патель, М., и др. А. И. Выбросы диоксида углерода от неэнергетического использования ископаемых видов топлива, "Ресурсы сохранению и Recvcling. 45. с. 195-209 (2005).
33. "Этилен наличных кривой затрат," Химический Рынок Associates, Inc. <a target="_blank" href="http://www.cmaiglobal.com" <rel="nofollow"> www.cmaiglobal.com / A>.
34. Ван Биббер Л., и др.., "Базовый технической и экономической оценке коммерческого фонда Шкала Фишера-Тропша жидкостей", Министерством энергетики США Доклад DOE/NETL-2007/1260 (2007).
35. Харриган, Г. и др. /. ", Метаболомики. Метаболический разнообразии и генетической изменчивости культур", метаболомики, 3, с. 259-272 (2007).
36. Tcherkez, Г. и др. /. "Несмотря Низкая катализа и Confused субстратной специфичностью. Все Рибулоза Bisphosphate Carboxylases может быть почти полностью оптимизированная". Тр. Натл. Акад. Наука США. 103, с. 7246-7251 (2006).
Уильям Ф. BANHOLZER, Keith J. Уотсон и Mark E. JONES
ХИМИЧЕСКИЙ DOW Ко
Уильям Ф. BANHOLZER, доктор философии, вице-президент и главный технолог Dow Chemical Ко (2030 Dow центр, Midland, М-48674, телефон: (989) 636-1000, E-почта: <A HREF = "Посылка : cto@dow.com "> <cto@dow.com />). Он является членом Комитета по управлению Доу, стулья инноваций компании Комитета, ведет исследования Dow и развития деятельности по всему миру. До прихода в Dow, он 22-летнюю карьеру в General Electric, где его последней позиции вице-президент по глобальным технологиям GE перспективных материалов, ответственных за мировой технологии и инженерии. В 2002 году был избран Banholzer в США, Национальной инженерной академии, один лишь 105 активных химических инженеров избран в престижную организацию, а в 2006 был избран в состав руководящего органа Академии. Он имеет степень бакалавра по химии в Маркетт Univ. и MS и ученые степени в области химического машиностроения Univ. Иллинойс. Он является сертифицированным шесть сигма-мастер черного пояса, имеет 15 патентов в США, и имеет более 80 публикаций в области машиностроения и химии.
Кит Дж. Уотсон является разработка технологической стратегии лидера для Глобального R
Марк Э. Джонс является разработка технологической стратегии ученый Основные Пластмассы и химической промышленности / углеводородов и энергетики R
