11.3: Економіка виробництва бутанолу

Last updated
Save as PDF

Page ID: 31748

$ \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } $ $ \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} $$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$ $ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$ $ \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$ $ \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$ $ \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$ $ \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$ $ \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$ $ \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$ $ \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$ $ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$ $\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$ $ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$ $ \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$ $ \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$ $ \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$ $ \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$ $ \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$ $ \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$ $ \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$ $ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

11.3 Економіка виробництва бутанолу

Так само, як етанол можна виробляти з кукурудзи, так і бутанол теж може. Основним недоліком виробництва бутанолу є значно нижча врожайність. Але нагадаємо, що до переваг можна віднести кращу взаємодію бутанолу з бензином, ніж етанол, а також більш високий енергетичний вміст бутанолу. Якщо всі наявні залишки кукурудзи разом з кукурудзою перетворити в ацетон-бутанол (АВ), результатом буде виробництво 22,1 х 10 ⁹ галонів біопалива АВ — це щорічна кількість. У 2009 році з кукурудзи було вироблено 10,6 х 10 ⁹ галонів етанолу - це було б еквівалентно 7,42 х 10 ⁹ галонів бутанолу на рівній енергетичній основі. Нагадаємо, що виробництво бутанолу здійснюється аналогічно виробництву етанолу; в ньому використовуються різні ферменти. На малюнку 11.7 показана схема переробки пшеничної соломи, яка була показана на уроці 7. Опис процесу та деяку інформацію про виробництво з використанням пшеничної соломи та іншої сировини можна знайти в кінці Уроку 7.

Пшенична солома для подрібнення до обробки до гідролізу до бродіння до відновлення до A&E, а також BuOH та води до бутанолу. Див. посилання в підписі для текстового опису — Малюнок 11.7: Принципова схема виробництва ацетону бутанолу етанолу (ABE) з пшеничної соломи.

Клацніть для текстового опису рисунка 11.7.

Подрібнення (входить солома пшениці)

Лікування (введення H2SO4)

Гідроліз (введення ферментів, вихід лігніну)

Ферментація (вихід CO2 і H2, а також твердих речовин)

Відновлення (дистиляція та інше) (вихід A&E, бутанолу та води)

Кредит: Насіб Куреші, Адріано Пінто Маріано, Віджай Сінгх, Тадеус Чуквуемека Езеджі, «Біомаса до бутанолу», модуль B6 BEEMS

Отже, скільки інвестицій може знадобитися для будівництва заводу з виробництва бутанолу? Для визначення витрат, часу окупності та рентабельності інвестицій було зроблено велике комп'ютерне моделювання — ми не будемо обговорювати деталі комп'ютерного моделювання, оскільки воно виходить за рамки цього курсу. Однак я надам резюме дослідження, щоб дати вам уявлення про пов'язані витрати. Проведено оцінку виробництва бутанолу з пшеничної соломи (BEEMS Module B6). Оцінка була заснована на розмірах рослини 150 х 10 ⁶ кг/рік, або 48 х 10 ⁶ галонів бутанолу на рік, і були визначені наступні витрати:

Вартість придбання обладнання $27,66 х 10 ⁶
Загальна пряма вартість заводу (TPDC) $88,08 x 10 ⁶
Загальна непряма вартість рослин (TPIC) $52,85 x 10 ⁶
Загальна вартість заводу (TPC = TPPC + TPIC) $140,93 х 10 ⁶
Плата підрядника та надзвичайні ситуації (CFC) $21.14 x 10 ⁶
Прямі витрати на основний капітал (DFC = TPC+CFC) $162,06 x 10 ⁶

Було б потрібно ~ 162 мільйони доларів, щоб побудувати завод бутанолу, який виробляє 48 мільйонів галонів бутанолу. Також слід враховувати експлуатаційні витрати, які становили б понад 200 000 000 доларів. Основними факторами експлуатаційних витрат є комунальні послуги (59% витрат) та сировина (21%). З огляду на ці витрати, було підраховано, що для заводу на корені трави вартість виробництва бутанолу становитиме 1,37 доларів/кг, або 4,28 доларів/галон. Для приєднаного заводу вартість виробництва бутанолу була б нижчою, або 0,82 дол. США/кг, або 2,55/галон. Дослідники, які виконують цю роботу, успішно виробляли AB з лігноцелюлозних субстратів, хоча попереду є деякі проблеми. На закінчення це загальні оцінки:

Собівартість виробництва бутанолу з WS становить $1,37 за кг (дистиляційне відновлення)
Рентабельність інвестицій — 19,87%, термін окупності — 5,03 року
Розширення існуючого заводу призведе до виробничих витрат на 1,07 дол. США/кг (дистиляційне відновлення) та 0,82 дол. США/кг (відновлення мембрани)
Комунальні послуги найбільше впливають на собівартість виробництва бутанолу

Така інформація може переконати венчурного капіталіста внести свій внесок у будівництво заводу з виробництва бутанолу, особливо якщо окупність через 5 років і рентабельність інвестицій становить 19,87%. Однак це було комп'ютерне моделювання, і його доведеться оновлювати для поточних цін. Це може змінити цифри.