Etanol från cellulosa – global projektgenomgång

Som presenterats i den första artikeln har etanol från cellulosa tekniken nått dödsdalen. Artikeln nedan har endast funnits tillgänglig för läsare med inloggningskod. Nu har vi öppnat den för alla.

Den tid då uppskalningen av projekten möter flera svåra samtida hinder. Behovet av finansiella resurser ökar starkt, tekniken möter nya problem och själva råvara och produkt logistiken ställer till hinder och inte minst viktigt, man möter också en skeptisk marknad och utsätts för attacker från konkurrenter.

Under 10 år har stora etanol projekt utvecklats och 2014  var året då flera nya projekt invigdes. Nu tre år senare har flera stora problem, pengarna är slut och man kämpar med tekniska svårigheter.  Nu är det dock inte så det är pga projekten pengarna är slut utan att moderföretagen också haft andra projekt som slukar resurser och då tvingas sälja det som går – som intressanta etanolanläggningar.

DowDuPont etanol från cellulosa anläggning i staden Nevada. Ohio

DowDuPont säljer teknologi och projekt

Den 2 november annonserade DuPont Industrial Bisciences, en enhet av det sammanslagna kemiföretaget DowDuPont (DWDP.NY), att deras stora 100 000 kubikmeter etanol per år projekt i staden Nevada,  Iowa, som fortfarande är under uppstart, skall säljas. Investeringen låg på $225 millioner. Företagen har beslutat att hålla fabriken “varm” men i övrigt begränsa aktiviteterna. 90 personer är anställda på anläggningen.  Ännu har man inte investerat i destillationssteget utan fokuserat på själva processen som är tänkt att omvandla  375 000 torra ton majskolvar (corn stovers) per år.

I ett uttalande sa DowDuPont, som  fortfarande är under en pågående fussioneringsprocess av Dow och DuPont att man beslutat göra en strategisk förändring i sin verksamhet i avsikt att också spara pengar.  Den sammanslagna företagsgruppen är nu under ombildning till tre fristående börsnoterade företag.  DowDuPont söker nu en köpare av hela cellulosa till etanol teknologin inklusive produktionsanläggningen, IA biorefinery in Nevada. Den komplexa råvarukedjan har framhållits som ett problem av företaget.

” Dessutom är vår ambition att arbeta mer med högre produkter i värdekedjan, bränslen hör inte dit”, säger William Feehery, chef för Industriella Biotekniker.

I mars 2017 meddelade företaget att man nu med egen teknik, löst de mekaniska problemen i råvaruinmatningen till anläggningen som orsakat stora driftstörningar och att man nu skulle fokusera mer på den efterföljande processen.

Halm transporteras in till etanolprocesanläggningen i Hugoton som utvecklats av Abengoa men sålts till Synata i december 2016.

Spanska Abengoa har sålt till Synata

Spanska Abengoas amerikanska  95 000 m3/år cellulosa till etanol anläggning i Hugoton, Kansas såldes i december 2016 på auktion för 48,5 miljoner US dollar till Synata Bio.   Alla  Abengoas konventionella etanolfabriker i USA är sålda och även några i Europa, men fortfarande återstår de brasilianska anläggningarna och ett antal i Europa att sälja.  Abengoa behövde snarast möjligt likvidera det man kunde för att samla in pengar till moderföretaget som hotades av konkurs på grund av  dess stora förluster i solenergi och engineering.  Abengoa drev 11 konventionella etanolfabriker,  en cellulosa baserad anläggning och en biodiesel anläggning på tre kontinenter.  Statusen för den sålda cellulosa anläggningen i Hugoton är något oklar. Synata bio som i bolaget också har patenten från Coskata som med förgasningsteknik skulle producera etanol från cellulosa. Synata köpte den byggda anläggningen inklusive en kraftvärmeproduktion, inte teknologi och licensavtal. Coscata med stöd av investeraren Vinod Kosla fick stora garantilån för utveckling av sin teknik vilken dock aldrig nådde kommersiell produktion.

Etanol från cellulosa
Bränslestation för Beta Renewables som tillvekar etanol som drivmedel av cellulosa material i norra Italien

Beta Reneawables diskuterar med investerare

I norra Italien i Crescantino finns en anläggning på 40 000 ton etanol per år som sedan 2011 drivs av Beta Renewables. Den har nu stoppats då ägarföretaget Grupo M&G  den 27 oktober begärde skydd för ekonomisk rekonstruktion på grund av sin  stora skuldbörda, som accentuerats av förseningar i ett stort PET kemiprojekt i Corpus Christi, USA.  Man måste senast den 26 december uppvisa en plan för överlevnad för Beta Renewables.  121 anställda i produktionsanläggningen berörs, liksom hundratalet anställda inom F&U.  Diskussioner om övertagande pågår enligt uppgift med investerare.

etanol från cellulosa i Brasilien
GranBio etanol från energisockerrörens bagasse och halm  i Brasilien

GranBio med Beta renewables teknologi producerar cellulosa etanol i Brasilien

I Brasilien startade 2014 företaget GranBio en 190 millioner US dollar anläggning kallad Bioflex 1 med teknologi från Beta Renewables i staden São Miguel dos Campos, Alagoas state.  Projektet, med en kapacitet av 82 000 m3 etanol per år, har haft tekniska problem och gjorde en återstart 2016  men har åter stoppats och fokuserar tillfälligt istället på elproduktion som på grund av rådande höga elpriser ger bättre lönsamhet. Under första halvåret 2017 har företaget producerat 5 000 kubikmeter istället för planerade 30 000 kubikmeter.  Man skriver också att Bernardo Gradin, vd och president i Granbio och representant  för det av familjen majoritetsägda ägarbolaget GranInvestimento,  uppger att företagets utvecklingsprognos för cellulosa etanol och nya anläggningar senareläggs, men att den inte bortfaller. Verksamheten har dock länge gått med förlust och företaget är, enligt andra uppgifter intresserade att sälja. 15 procent av aktierna ägs av BNDESPar en del av Brazilian Development Bank.

Projektet har flera innovationer. Dels använder man energisockerrör (Cana-Vertix) som höjer fiberhalten och biomassa produktionen per yta samtidigt som man också kan använda dåliga betesmarker som inte konkurrerar med matproduktion.  Totalt finns 32 miljoner hektar sådan mark i Brasilien. Skörden kan ske året runt. Man gör inte bara etanol utan också lignin som används som bränsle för elproduktion samt koncentrerad vinasse som används som näringsmedel (kväve, kalium och natrium).

Quad county ethanol processors i Iowa har till sin 130 000 m3/år majsbaerae anläggning installerat en Ad-on som producerar ytterligare 7 000 m3 cellulosa baserad etanol från majsfiber.

Ad on tekniken ger extra cellulosa etanol i befintlig anläggning

Quad County Corn Processors har förbättrat sin 130 000 m3/år majsbaserade etanolanläggning i Galva, Iowa med en ny  produktionsenhet som integrerats med den övriga processen.  Den kallas ACE Added Cellulosic Ethanol.  Där omvandlas cellulosan i majsfiber till ytterligare 7 miljoner kubikmeter etanol per år. “Dessutom, inte att förglömma” säger bolagets vd Monte Shaw att “produktionen av foder DDG förbättras och blir med likartad det glutenfoder som produceras direkt från majs .” Tekniken finns också i företagets anläggning i Shell Rock.

Edeniq Inc. som är en processutvecklare har för licensiering en teknik som man säger kräver “zero capital investment” och som enkelt kan integreras i befintliga anläggningar och som nu är installerad  i fem anläggningar som blivit godkända för cellulosa etanolproducktion av EPA, den amerikanska miljömyndigheten. Dessa är Pacific Ethanol’s  anläggning i Stockton, CA,  Flint Hills Resources i Iowa Falls och Shell Rock, IA, Little Sioux Corn Processors i  Marcus, IA; och Siouxland Energy Cooperative’s plant i Sioux Center, IA.  Tekniken, består av två steg. Dels en Cellunator,   en malningsteknik som mer effektivt sönderdelar råvaran och dels  frigör mer stärkelse för den vanliga processen och dess enzym och också ger finmalda cellulosa fiber som med hjälp av ett extra enzym som tillhandahålls av Edeniq bryts ned  till socker som kan jäsas till alkohol. Totalt kan utbytet öka med 7 procent  varav 2,5 procent är cellulosa etanol och som ger RIN så ger den produkten ett värde för att uppfylla det amerikanska RVO, Renewable Volume Obligation.

Poet etanol från cellulosa anläggning i Alexandria USA

“Project Liberty” utvecklas vidare

Poet-DSM som är ett samarbete mellan en mycket stor amerikansk etanol tillverkare POET och det holländska kemiföretaget DSM har annonserat att man bytt leverantör och löst ett allvarligt problem rörande beredningen av råvara  till sin etanol fabrik “Project Liberty” och inte har några andra planer än att fortsätta. För att pressa kostnaderna kompletterar nu anläggningen med en “in house” enzymproduktion.  Fabriken invigdes 2014 men har fortfarande inte kommit upp i stabil produktion.  Årligen skall upp till 94 000 kubikmeter etanol produceras.  Biprodukterna används som bränsle.

Ineos Bio Florida baserade etanol från avfallsanläggning är såldes 2017 till Alliance Bio Products.

Stoppad anläggning i Florida får nytt liv

Alliance Bio-products inc.,  ett dotterbolag till Alliance BioEnergy fick i juli klartecken att ta över den nedlagda Ineos Bio´s anläggning kallad “The Indian River Bioenergy Center” i Vero Beach, Florida.  Ineos Bio öppnade sin avfallsbaserade anläggning 2013.  Innan nedläggningen producerade projektet, som var ett samarbete mellan Florida baserade New Planet Energy och det engelsk/scweiziska mycket stora privatägda kemiföretaget  Ineos Group,  etanol med Ineos  förgasningsteknik, som byggde på produktion av syntesgas i en tvåstegsreaktor.  Men mötte dock flera tekniska svårigheter och fick bland annat problem med föroreningar i råvarugasen som störde efterföljande processteg,  Företaget investerade i en scrubber men beslöt av olika skäl ändå  avveckla verksamheten. Tekniken är är såld till kinesiska intressen vilka dock ej var intresserade av den fysiska anläggningen i Florida.

Alliance Bio  avser att byta ut Ineos förgasningsteknik mot en egen cellulosa till socker teknik . Processen som kallas CTS (Cellulose To Sugar) har successivt skalats upp och funktionen i en fullstor reaktor har enligt företaget demonstrerats. Processen är utvecklad och ägd av University of Florida, Alliance Bio har de globala rättigheterna till tekniken.

Befintlig materialhantering och destillationssteg kommer att användas av Alliance Bio och planen är att produktionen skall stå klar 2018. Företaget uppges ha råvaruavtal klart avser producera  producera 30 000 m3 sunder första året som sedan skall ökas till 128 000 m3 etanol 2021.    Nyligen  berättade företaget att man sålt en licens till Earth Renewable Energy LLC i Newport Beach, Kalifornien som skall omvandla restprodukter från fruktodlingarna till C5/C6 socker och kemikalie produktion.

American Process inc levererade första cellulosa etanolen i USA

American Process Inc. (API), verksam som teknikkonsult för skogsindustrin,  levererade i april 2014 från Alpena Biorefinery i Michigan den första amerikanska cellulosa baserade etanolen med godkännande enligt RIN systemet med råvaran från avfall från den närliggande skivfabriken. Råvaran hydrolyseras, jäses och destilleras till etanol av drivmedelskvalitet. Projektet stöddes som ett demoprojekt av Department of Energy (DOE) med $22miljoner.  Nominell kapacitet var 3000 m3/år. Anläggningen hade också en viktig funktion som avfallsreningsanläggning för plattfabriken som vilken den drevs utan etanolproduktion från 2015.  2017 har verksamheten återupptagits och man producerar bindemedel för plattfabriken, dock ingen etanol.  Teknologin går under namnet GreenPower+ och marknadsförs som att kunna kopplas till en befintlig industri, t ex en massafabrik eller sockerrörsindustri,

En annan API teknologi marknadsförs under namnet AVAP och avser tillämpning i en fristående anläggning. Där   produceras socker från såväl cellulosa som hemicellulosa vilka sedan   kan konverteras till etanol eller andra kemikalier.  En demoanläggning finns uppförd under namnet  Thomaston Biorefinery.  I oktober 2017 meddelade DOE att man gett ett bidrag på $3,7 miljoner för fas 1 av byggandet av en demoanläggning för  dropinbränsle för flyg,  bensin och diesel samt nanocellulosa på Thomastons anläggning med användandet av AVAPs biorefinery teknik tillsammans med teknik från Petron för konvertering av etanol till etylen.

Brasilianska GranBio gick 2013 in som  25 procent delägare av API för att kunna tillgodogöra sig företagets teknologi. Under 2017 avslutades en rättslig  process mellan  företagen om vilka licensfria teknologi rättigheter som ingick.

Raizen ethanol from Cellulose production plant in Piraciaba, Brazil

Raizen i Brasilen avser expandera

I Brasilien har den stora etanolaktören Raizen, ett joint venture som  ägs av Shell och Cosan och driver 24 konventionella etanolanläggningar,  meddelat att man kraftigt kommer utvidga sin cellulosa etanol satsning. Idag har man en anläggning i gång i Piraciaba i delstaten Sao Paolo.  (Också benämnd Costa Pinto projektet) 2016 producerade företaget 7 000 kubikmeter cellulosa baserad etanol och 2017 räknar man med det dubbla, och till 2018, 40 000 kubikmeter, enligt ett uttalande av João Alberto Fernández de Abreu, vd för Raízen Energia.    Anläggningen använder teknik utvecklad av Kanadensiska Iogen corp. vilken har visats och utvecklats i en demoanläggning i Ottawa. Raizen har ambitionen att etablera flera anläggningar intill andra av företagets  befintliga första generationens produktionsställen.

Clariant teknik i nya anläggningar i Rumänien och Slovakien

Tyska Clariant har nyligen kommunicerat ett styrelse beslut att företaget kommer att investera i en 50 000 ton/år cellulosa till etanol fabrik i Rumänien. Clariant hemmahörande i sydtyska Straubing har utvecklat en process som marknadsförs under namnet Sun liquid.  Från 1 januari 2018 har Clariant en ny affärslinje i företaget som kommer arbeta under namnet “Business Line Biofuels & Derivates.  Tidigare i år tecknade Clariant ett licensavtal med den Slovakiska etanol-producenten Enviral som avser bygga en fullstor anläggning i Leopoldov i Slovakien vilken kommer att integreras med företagets befintliga etanolanläggning.  Första spadtaget skall tas i slutet av 2017.

Etanol från cellulosa
Finska St1 etanol från cellulosa fabrik i Kajaani, Finland

I Finland producerar St1 etanol från sågspån

St1 producerar på flera ställen drivmedels etanol från matrester. Nu har St1 Biofuels OY också byggt en fabrik med kapaciteten 10 000 ton per år som med sågspån som råvara producerar etanol med den egna processen Cellilonix i finska Kajaani, där man etablerat sig på det lokala sågverkets område, som också levererar merparten av råvaran. Biprodukten lignin använd som bränsle i det lokala kraftvärmeverket. Unikt i anläggningen är tekniken med “steam explosion” som används i förbehandlingen för att öppna cellulosa celler. Tekniken används av andra företag t ex för vattentåliga pellets. Driften av anläggningen är överlåten till systerföretaget North European Oil Trade OY. Investeringen kommer från NEB North European Biotech OY som är huvudägare av St1.  Investeringen var på 40 miljoner Euro, 30 procent erhölls som investeringsbidrag.

Förra året tecknade man också en avsiktsförklaring med UPM och Alholmens kraft att uppföra en betydligt större anläggning i Pietersaari (Jakobstad) i finska Österbotten. Planerad kapacitet är 50 000 kubikmeter.  Parallellt överväger man också en ny lika stor fabrik invid den första anläggningen i Kajaani. ett möjligt projekt finns också i Norge i Follum i Hönnefors, där man gjort en avsiktsförklaring med Viken Skog och Treklyngen.  Diskussioner pågår också för projekt i Sverige.

St1 är en ledande drivmedelsleverantör i Finland, Sverige och Norge med marknadsandelar mellan 19 och 29 procent för bensin och diesel.  Man arbetar också under varumärket Shell.

Bioraffinaeri i Domsjö kan bli verklighet
Domsjöfabriker kan bli platsen för en av Sveriges största industrisatsningar någonsin ett bioraffinaderi.

Bioraffinaderiklustret i Domsjö

Bioraffinaderiet Domsjö Fabriker som ägs av indiska Aditya Birla tillverkar pappersmassa med sulfitprocessen då får man också socker som biprodukt från vilket man ända sedan 1939 också producerat etanol och lignin. På senare år förädlas ligninet till  ligninpulver. Nyligen invigdes en 30 miljoners investering i en ny säcknings-maskin för lignin-pulver. Fabrikens två lignin torkar har en kapacitet av 120 000 ton ligninpulver per år.  Etanolen levereras till intilliggande Sekab som tillverkar olika kemiska produkter och levererar etanoldiesel ED 95 till marknaden

Nyligen har en stor utredning, Flaggskepp Bioraffinaderi  presenterats. Ett beslut om ett helt nytt storskaligt bioraffinaderi för 1,7 miljarder kronor är under diskussion.

Sekab har också utvecklat en egen process för framställning av etanol, biogas och lignin. En processanläggning  finns byggd i demoskala och som idag under namnet Biorefinery Demo Plant används för projektkörningar på uppdrag. och drivs  av Processum, en del av RiSE.

Borregards anläggningi Sarpsborg producerar sulfotmassa och kemikalier inklusive etanol.

Borregaard har bioraffinaderi i Sarpsborg

Børregaard Bali Bioraffinaderi i Sarpsborg sulfit fabrik har en verksamhet likartad den i Domsjö med 100 anställda i sin utvecklingsavdelning.   Sarpsborg sulfit fabrik producerar årligen 160 000 ton cellulosa, 20 000 ton bioetanol och 1500ton vanillin och 168 000 ton lignin.  Som en del i anläggningen har man byggt demoanläggningen Bali där man bedriver försöks och utvecklingsverksamhet.

Pray industries har byggt en demoanläggning för etanol från cellulosa

Indien är på väg framåt

Indiska storföretaget Praj har öppnat en demoanläggning i Pune, Maharashtra i maj 2017. Kapaciteten är 1000 m3 etanol per år från olika cellulosa råvaror.  Man har tillsammans med Indian Oil Corporation och Bharat Petroleum Corp. Ltd en plan för att etablera 10 – 12 anläggningar runt om i Indien med vardera en kapacitet på omkring 30 000 kubikmeter per år.  De tre första skall vara klara i mitten av 2019. Två baserade på rishalm och en på soja rester. HindustanSom nämnts ovan äger också indiska koncernen Aditya Bila Domsjö Fabriker.  India Glycols Ltd öppnade i mars 2016 en demoanläggning i Uttrakhand som kan processa 10 ton biomassa per dag i en kontinuerlig process.

Danska Inbicom var tidigt ute – har anläggning i Malaysia

Danska Inbicom som ägs av Ørsted (namnändrat från Dong Energy)  som utvecklat och sedan 2009 visat sin teknik i en demoanläggning i Kalundborg arbetar för att etablera en fullstor anläggning i Maabjerg. Projektet har fått EU NER stöd men lagts på is på grund av bristande politiskt stöd. En pilotanläggning är i drift i Tawau, Malaysia med EFB, Empty Fruit Bunches från oljepalmer som råvara.  Det är ett samarbete med Mitsui och Teck Guan. Man arbetar nu med stöd från Malaysias regering för att etablera en kommersiell anläggning. Företaget är också etablerade i Kina. Danska Novosymes har också ett innovations center i Jinan i Shandong provinsen.

Kina storsatsar nu på bioetanol

I 11 regioner och 40 städer  har Kina sedan länge krav på inblandning av etanol i bensin.  Kina är också världens tredje största producent av etanol efter USA och Brasilien, men dock väsentligt mindre. Tidigare år har man också importerat  mycket råvara och färdig etanol men importen avstannade efter det att Kina infört en importskatt för att stimulera en inhemsk produktion. Det gör man genom att införa en nationell E10 inblandning. Planen för etanolproduktion 2017 är 3,5 miljoner m3 etanol varav 350 000 från cellulosa råvara. För 2020 är planeras 10 miljoner ton varav cirka 3,5 miljoner ton från cellulosa och andra icke sädesbaserade grödor. År 2025 avser Kina vara ledande på cellulosa baserad etanol.  Planen på en etanolsatsning lanserades av National Development and Reform Kommission, National Energy administration och 15 regionen i början av september 2017.

2008 då priserna på majs och annan säd var höga avbröt Kina stödet för nya anläggningar för produktion av etanol från säd och stimulerade istället produktion från Cassava, sweet sorghum och molasse. Situationen idag är den motsatta och Kina har mycket stora lager av majs (över 230 millioner ton vilket motsvarar över en årsproduktion)  och vill därför nu åter stimulera  etanolproduktion från majs. Man avser också att åter reducera åkerarealen för majs. Amerikanska etanolföretag ger nu i november uttryck för att på kort sikt åter få exportera stora mängder etanol till Kina då man inte tror att den kinesiska produktionen kan möta E10 mandatet till 2020.

Utvecklade inom universiteten har flera pilotanläggningar etablerats och sedan 2015 har ett samarbete inletts med privata internationella företag för kommersiella anläggningar. Sju anläggningar är under olika nivåer av utveckling enligt US Gain USDA report.

  • Guangdong Zhongneng Alcohol Co. 30 000 t/a, in Guangdo
  • Henan Tianguan Group Tianjin Biofuel Co., 20 000 t/a, in Tianjin
  • Henan Tianguan Group Hubei Biofuel Co. 15 000 t/a, in HUbei
  • China Datang New Energy 10 000 t/a in Jilin
  • Zhejiang Zhoushan Fuel Ethanol Co in Zhejiang
  • Hainan Yedao Group in Hainan
  • Shangdong Long Live 50 000 t/a in Shandong togs i drift 2012.

China National Cereals, Oils and Foodstuffs Corporation (COFCO) är ett pionjär företag i Kina och den i särklass ledande producenten.  COFCO hade mot slutet av 2013 en egen etanolproduktion på nästan 1 million ton varav 200 000 från cassava. En annan ledande producent är Shandong Longlive Bio-Technology Co.

I början av november skrevs ett avtal under av China State Development & Investment Corporation (SDIC) att bygga en 600 000 ton/a majs baserad etanol anläggning i Heilongjian provinsen i staden Fujin nära ryska gränsen. Investeringen är på $542 milioner. 1,85 miljoner ton majs corn kommer att användas per  år som råvara.

Lennart Ljungblom

Artikeln är publicerad 2017-11-06 på mediaportalen novator.se och är författad och redigerad av Lennart Ljungblom . Novator.se är sedan 1995 ledande på Energi och Miljö med ett särskilt fokus på Nordisk Bioenergi.