Energy blog

 

Väkevähappohydrolyysi

Kimmo Klemola
01.01.2007
Muokattu 22.08.2007
 

Väkevähappohydrolyysissä selluloosaa käsitellään ensin väkevällä hapolla (esimerkiksi rikkihappo), jolloin vetysidokset hajoavat ja selluloosasta tulee amorfista ja geelimäistä. Selluloosa on tällöin helppo hydrolysoida sokereiksi laimealla hapolla. Saanto on käytännössä täydellinen. Väkevää rikkihappokäsittelyä käytetäänkin selluloosan teoreettisen glukoosisaannon ja ligniinipitoisuuden määrittämisen. Happo täytyy erottaa sokereista, ottaa talteen ja väkevöidä. Nämä prosessivaiheet ovat taloudellisuuden kannalta kriittisiä. Väkevähappohydrolyysi on ollut teollisessa käytössä vain Neuvostoliitossa ja Japanissa ja niissäkin se oli kilpailukykyinen ainoastaan kriisiaikoina. Merkittävä kehitysaskel on ollut sokerien ja hapon kromatografinen erotus, joka saattaa mahdollistaa taloudellisen prosessin tulevaisuudessa. Väkevähappohydrolyysiprosessi on tunnettu jo vuodesta 1883.

Lignoselluloosan väkevähappohydrolyysissä syntyy sokerien ja rikkihapon seos, josta rikkihappo on erotettava ennen fermentointia etanoliksi. Tämä vaihe on prosessin taloudellisuuden kannalta pullonkaula. Rikkihappo on jouduttu erottamaan kalkilla (Ca(OH)2) kipsiksi (CaSO4) saostamalla. Tämä menetelmä on sekä happoa että kalkkia tuhlaava ja synnyttää jätteenä kipsikasoja. Jäljelle jääneet sokerit voidaan fermentoida etanoliksi. Sokerin ja rikkihapon erottamista aktiivihiileen adsorboimalla ja neste–nesteuutolla on myös tutkittu. Nämä vaihtoehdot on todettu epätaloudellisiksi. Sen sijaan ioniekskluusioon perustuvan kromatografisen erotuksen on havaittu olevan potentiaalinen sokeri–rikkihapposeoksen erotusmenetelmä, jossa rikkihappo saadaan kierrätetyksi hydrolyysivaiheeseen.

Väkevähappohydrolyysillä saadaan parempi sokeri- ja etanolisaanto kuin laimeahappohydrolyysillä. Laimennus ja lämmitys hydrolyysivaiheessa tekee väkevähappoprosessista kuitenkin erittäin korrodoivan. Prosessi vaatii siksi kalliita erikoismetalliseoksia ja ei-metallisia kuten keraamisia rakenteita. Väkevähappohydrolyysiprosessin pääoma- ja käyttökulut ovat korkeat. 

Väkevähappohydrolyysissä lämpötilat ovat matalia ja sokerien saanto on suuri, esimerkiksi glukoosille jopa 90 % teoreettisesta. Ongelmana on korrodoivuus ja hapon talteenoton ja neutraloinnin vaatima suuri energia. Väkevää rikkihappoa käytettäessä neutralointi myös tuottaa suuria määriä kipsiä. Ioniekskluusioon perustuva kromatografinen happosokeriseoksen erotus on lisännyt mielenkiintoa väkevähappohydrolyysiä kohtaan. Kromatografiaerotuksella voidaan myös poistaa fermentiomyrkkyjä ja ottaa talteen arvokomponentteja.

 

Energy blog
www.dontfly.org