Environmental impact of bioethanol production

• Autorzy: Marszałek J. , Kamiński W.

Warianty tytułu

PL

Wpływ produkcji bioetanolu na środowisko

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Renewable energy sources enable improvement of environmental protection and are an important element of sustainable development. The contribution of renewable energy to the total world energy balance will grow continuously. Ethanol produced from renewable energy sources - biomass, is the most proraising future biofuel. At present, it is used in fuel industry as an additive to petrol. In view of the development of biofuel production and ecological aspects, according to the EU recommendations, it will be produced and subsidized in the nearest several years. The use of biofuel has a positive effect on ecology, diminishes the emission of exhaust gases and improves the work of transport facilities and energy safety. It is suggested that fuelling cars with bioethanol would reduce greenhouse gas emission by 10-15% compared with ordinary petrol. Presently, there are a number of advanced technologies of ethyl alcohol production in the world depending on raw material subjected to fermentation. According to the degree of processing, raw materials for the production of ethanol, the energy output of the process is different. In the future the production of ethanol (for fuel) will depend largely on waste materials. The authors describe modem techniques of ethanol production, dehydration systems mainly pervaporation and hybrid solutions. On the basis of available literature and our own data, process energy efficiency was compared with different raw materials, transformation technology and dewatering techniques.

PL

Odnawialne źródła energii umożliwiają zarówno poprawę stanu ochrony środowiska, jak i są ważnym elementem zrównoważonego rozwoju. Udział energii odnawialnej w ogólnym bilansie energetycznym świata stale wzrasta także z powodu zmniejszenia emisji gazów i minimalizacji odpadów. Etanol wytwarzany ze źródeł odnawialnych, jakim jest biomasa, jest najbardziej obiecującym biopaliwem przyszłości. Póki co, używany jest w przemyśle paliwowym jako dodatek do benzyny. Z uwagi na szybki rozwój produkcji paliw i aspekty ekologiczne, zgodnie z wytycznymi Unii Europejskiej, produkcja etanolu i jego dodatek do paliw w najbliższych latach będzie wzrastać. Biopaliwa przynoszą pozytywny efekt ekologiczny, zmniejszając emisję gazów wylotowych, polepszając zdolność spalania i bezpieczeństwo energetyczne. Przewiduje się, iż samochody na bioetanol w porównaniu z konwencjonalnymi mogłyby zredukować emisję gazów szklarniowych o 10-15%. Obecnie na świecie istnieje szereg zaawansowanych technologii produkcji alkoholu etylowego w zależności od surowca poddawanego fermentacji. Stopień zaawansowania technologii i przetworzenia surowca wpływa na wydajność energetyczną procesu. Przewiduje się, iż w przyszłości produkcja etanolu do celów paliwowych w dużej mierze będzie zależeć od surowców odpadowych. W artykule przedstawiono nowoczesne techniki produkcji etanolu, systemów odwadniania, w tym głównie perwaporacji i rozwiązań hybrydowych. Na podstawie dostępnej literatury i własnych doświadczeń porównano wydajność energetyczną procesu w zależności od zastosowania surowców, technologii i technik odwadniania.

Słowa kluczowe

EN

biofuel; ethanol production; dehydration

PL

biopaliwo; produkcja etanolu; odwadnianie

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. S
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 16, nr 4
• Strony: 429--438
• Opis fizyczny: Bibliogr. 39 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Marszałek J.

autor

Kamiński W.

• Faculty of Process and Environmental Engineering, Lodź University of Technology, ul. Wólczańska 213, 90-924 Łódź, tel. [phone],

Bibliografia

• [1] Bauen A.: Future energy sources and systems - Acting on climate change and energy security. J. Power. Sourc., 2006, 157,893-901.
• [2] Amundsen A.: Joint management of energy and environment. J. Clean. Prod., 2000, 8, 483-494.
• [3] Tomita A.: Suppression of nitrogen oxides emission by carbonaceous reductants. Fuel Proc. Techn., 2001,71, 1-3,53-70.
• [4] Berthiaume R., Bouchrd Ch. and Rosen M.A.: Exergetic evalualion of the renewability of a biofuel. Exergy Int. J., 2001, l, 4, 256-268.
• [5] Beltran C.O.B.: Structural and environmental aspects of bioethanol production in Colombia. Int. Sugar J., 2007,109, 1297,41-45.
• [6] Beer T., Grant T., Williams D. and Watson H.: Fuel-cycle greenhouse gas emissions from alternative fuels in Australian heavy vehicles. Atmos. Environ., 2002, 36, 753-763.
• [7] Beer T. and Grant T.: Life-cycle analysis of emissions from fuel ethanol and blends in Australian heavy and light vehicles. J. Clean. Prod., 2007, 15, 833-837.
• [8] European Union Commission: White Paper for a Community Strategy and Action Plan Energy for the Future: Renewable Sources of Energy 1997 (COM/97/599).
• [9] Jonquieres A., Clement R., Lochon P., Neel J., Dresch M. and Chretien B.: Industrial state-of-the-art of pervaporation and vapour permeation in the western countries. J. Membr. Sci., 2002, 206, 87-117.
• [10] Warshaw B.: The future is bright for bioethanol. Petrol. Rev., 2002, 56(664), 26-27.
• [11] Zanin G.M., Santana C.C., Bon E.P.S., Giordano R.C.L., De Moraes F.F., Andrietta S.R., Coelho De Corvalho Neto C., Macedo I.C., Lahr Fo.D., Ramos L.P. and Fontana J.D.: Brazilian Bioethanol Program. Appl. Biochem. Biotechnol. A Enzytne Eng. Biotechnol., 2000, 84-86, 1147-1161.
• [12] Van Wyk J.P.H.: Wastepaper as a bioenergy resource. Biocycle, 2000, 41(2), 80.
• [13] Ryan L., Convery F. and Ferreira S.: Stimulating the use of biofuels in the European Union: Implications for climate change policy. Ener. Policy, 2006,34, 3184-3194.
• [14] Kim S. and Dale B.E.: Global potential bioethanol production from wasted crops and crop residues. Biomass Bioener., 2004,26, 361-375.
• [15] Murphy J.D. and McCarthy K.: Ethanol production from energy cropsand wastes for use as a transport fuel in Ireland. Appl. Ener., 2005, 82, 148-166.
• [16] Demirbas A.: Bioethanol from cellulosic materials: A renewable motor fuel from biomass. Ener. Sourc., 2005,27(4), 327-337.
• [17] Paszner L.: Bioethanol - Fuel of the future. Pulp and Paper Canada, 2006,107(4), 26-29.
• [18] Azizov A.Sh.: The ohtaining of fuel bioethanol. Appl. Solar Ener., 2006, 42(3), 55-56.
• [19] Berg C.: World ethanol production 2001. The distillery and Bioethanol Network. Available at http://www.distill.coni/world_ethanol_production.htm
• [20] Low-cost technology to produce high-grade ethanol from agricultural and forest wastes. Cordis focus RTD Supplement, 2006,59, 19.
• [21] Ohara H.: Biorefinery. Appl. Microbiol. Biotechnol., 2003, 62,474-477.
• [22] Perry S.: Perry's Chemical Engineers Handbook. McGraw-Hill 1997.
• [23] Trent R.E.: Fundamentals and applications to Ethanol Drying. Dedini International Workshop, Ribeirao Preto, Brazil 1993, 1-15.
• [24] Guan J., Hu X.: Simulation and analysis of pressure swing adsorption: ethanol drying process by the electrical analogue. Sep. Purif. Techn., 2003,31, 31-35.
• [25] Sulzer Chemtech: Pervaporation and vapor permeation technology. Application of pervaporation (brochure). Sulzer Chemtech, Switzerland 2004.
• [26] Kujawski W.: Application of pervaporation and vapor permeation in environmental protection. Polish J. Environ. Stud., 2000, 9, 13-26.
• [27] Kamiński W. and Marszałek J.: Pervaporation for drying and dewatering. Dry Techn., 2006, 24, 835-847.
• [28] Rautenbach R.: Membrane processes. WNT, Warsaw 1996, 151-354 (in Polish).
• [29] Smitha B., Suhanya D., Sridhar S. and Ramakrishna M.: Separation of organic-organic mixtures by pervaporation - a review. i. Membr. Sci., 2004, 241, 1-21.
• [30] Brüschke H.E.A. and Tusel G.F.: Economics of industrial pervaporation processes. Proc. Conf. Membr. Membr. Processes, 1986, 581-586.
• [31] Sander U. and Soukup P.B.: Design and operation of pervaporation plant for ethanol dehydration. J. Membr. Sci., 1988, 36, 463-475.
• [32] Sander U. and Soukup P.B.: Practical experience with pervaporation systems for liquid and vapour separation. J. Membr. Sci., 1991, 62, 67-89.
• [33] Baker R.W.: Pervaporation, membrane separation systems - recent developments and future directions. William Andrew Publishing, Noyes 1991, 161-186.
• [34] O'Brien D., Roth L. and McAloon A.: Ethanol production by continuous fermentation-pervaporation: a preliminary economic analysis. i. Membr. Sci., 2000, 166, 105-111.
• [35] Luccio M. Di., Borges C.P. and Alves T.L.M.: Economic analysis of ethanol and fructose production by selective fermentation coupled to pervaporation: effect of membrane costs on process economics. Desalination, 2002,147, 161-166.
• [36] Gooding C.H. and Bahouth F.J.: Membrane-aided distillation of azeotropic solution. Chem. Eng. Com., 1985, 35, 267-279.
• [37] Ryan L., Convery F. and Ferreira S.: Stimulating the use of biofuels in the European Union: Implication for climate change policy. Ener. Policy, 2006, 34, 3184-3194.
• [38] Bomb Ch., McCormick K., Deurwaarder E. and Kaberger T.: Biofuels fao transport in Europe: Lesson from German and UK. Ener. Policy, 2007, 35, 2256-2267.