Selülozik, bitkilerde ve diğer malzemelerde doğal olarak bulunan selüloz mikrofibrillerini veya selüloz hemiselülozlarını sentez gazına veya etanol gibi kimyasallara dönüştürme işlemidir.
Selüloz, bir polisakkarit [uzun zincirli karbonhidratlar] olan organik bir bileşiktir. Dünyadaki en yaygın doğal malzemedir ve şu anda en gelişmiş biyoyakıt hammaddeleri ondan türetilmiştir. Selüloz, yeryüzünde en bol bulunan biyolojik polisakkariti temsil eder. Selüloz, hidroliz yoluyla glikoz, ksiloz ve arabinozun bileşen parçalarına parçalanabilir.
Selüloz hidrolizi, maya tarafından fermente edilebilen glikoz monomerleri verir. Selüloz, birkaç bin ila birkaç milyon tekrarlayan glikoz biriminden oluşur. Selüloz, üç karbonlu glikoz moleküllerinden türetilen alt birimlerin lineer bir polimeridir. Her boyutta 10 ila 20 daldan oluşan düzenli bir dallanma desenine sahip bir kar tanesi şekline sahiptir.
İçindekiler:
Selülozun Başlıca Kullanımları Nelerdir?
Selülozların birçok kullanım alanı vardır. Selüloz mikrofibriller kağıt, ambalaj malzemeleri, tekstil ve diğer ürünler olarak kullanılabilir. Selüloitler, esas olarak otomotiv endüstrisinde, otomobil ve motorlarda kullanılmak üzere gösterge panelleri ve plastik parçalar gibi bileşenlerde kullanılmaktadır. Selüloz asetat, öncelikle film endüstrisi tarafından plastikler, özellikle selüloit ve selüloz nitrat için kullanılır. Selüloz nitrat oldukça yanıcıdır ve cilalarda, verniklerde ve film endüstrisinde plastikleştirici olarak kullanılır.
Petrol Açısından Selülozik
Selülozik, petrol bazlı yakıtlar için alternatif bir yakıt olarak kullanılabilen etanol üretmek için kullanılabildiğinden, uygulanabilir bir biyoyakıt kaynağıdır. İlk tesisin 1977’de faaliyete geçmesinden bu yana yaklaşık 25 milyon ton selülozik hammadde etanole dönüştürülmüştür. Bu hammaddenin biyoyakıt için kullanılması, biyoyakıtlar için gıda mahsullerinin kullanılmasına göre çeşitli avantajlar sunmaktadır.
İlk olarak, selülozik etanol, ürün artıklarından ve gıda için kullanılmayacak olan özel enerji bitkilerinden üretilebilir. İkincisi, selülozik etanol üretimi, gübre veya böcek ilacı gerektirmediğinden atmosfere ek sera gazı salmaz. Üçüncüsü, selülozik etanol üretimi, petrol bazlı yakıtlara olan ihtiyacı %5’e kadar azaltarak, dışa bağımlılığı azaltma potansiyeli sunar.
Selüloz, birbirine bağlı binlerce ila milyonlarca glikoz biriminden oluşan bir polisakkarittir.
Selüloz ve nişastanın ikisi de polisakkarittir; ancak farklı monomerlerden [birimlerden] oluşurlar. Selüloz, bir glikoz molekülü polimerinden oluşurken, nişasta, ayrı glikoz moleküllerinden oluşur.
Selülozda Bulunan Glikoz Birimleri Nerede?
Glikoz, tüm karbonhidrat polimerleri tarafından paylaşılan alt birimdir. Etanol üretimi için selülozik hammaddelerin genel bileşenleri (şekerler, nişastalar ve selüloz) ilk keşfedildiğinde, bu malzemelerin biyoyakıtlara nasıl dönüştürüleceği açık değildi. Kimyagerlerin bu büyük karbonhidratları faydalı yakıtlara dönüştürmedeki zorluğu, binlerce veya milyonlarca glikoz monomerinin her birini verimli bir şekilde parçalamanın mümkün olup olmayacağıydı.
Selülozu Biyoyakıtlara Dönüştürmek için En Uygun Maliyetli Yaklaşım Nedir?
Selülozun kimyasal bileşimi, selüloz malzemesinin kaynağına bağlıdır. İki genel selüloz türü vardır, kristal ve amorf. Kristalin selüloz bir kristale benzer bir yapıya sahiptir; amorf selüloza kıyasla daha düşük moleküler ağırlığa ve yüksek kimyasal reaktiviteye sahiptir. Kristal selülozun şekere dönüştürülebildiği, amorf selülozun ise dönüştürülemediği bilinmektedir.
Bunlar ahşap veya pamuk linterinden veya diğer bitkilerden, ahşap ve pamuk linterlerinden elde edilir. Amorf Selüloz
Bunlar odun, pamuk ve mısır sobası gibi bazı mahsullerden elde edilir.
Selüloz Nasıl Hasat Edilir?
Selülozik materyalleri hasat etmenin ideal yöntemi, hasat sırasında liflerin kırılmaması için bitki materyalinin dikkatli bir şekilde mekanik olarak ayrılmasıdır. Bitkilerden selülozik malzemelerin ticari olarak elde edilmesi için çok çeşitli mekanik yöntemler mevcuttur. En yaygın olanları şunlardır: parçalama, dövme ve eğirme, küspe ve harman.
Pulp Pulping: Bir örnek, hücre duvarlarını çıkarmak için mahsul maddesini çalkalayarak bir tanka atmak veya fırlatmaktır.
Harmanlama: Doku veya ahşabı parçalayarak hücre duvarını selülozik malzemeden ayırma işlemidir.
Selülozik Sanayide Nasıl Kullanılır?
Plastik ve kağıtta kullanılan polisakkaritlerin üretiminin çoğu hidroliz adı verilen bir süreçle başlar. Bu hidroliz için gerekli kimyasallar genellikle su, ısı ve enzimlerdir. Selüloz, nişasta ve bitkisel yağlar genellikle şeker üretmek için hidrolize edilir ve bu şeker daha sonra fermente edilerek etil alkol elde edilir. Selüloz lifleri bazen rafinerilerde lignini uzaklaştırmak için ısıtılırken, ek şekerlerle birlikte yüksek oranda selüloz bırakır, bu da onu etanol üretimi için bir hammadde olarak faydalı kılar.
Selüloz ve Etanol Üretiminde Temel Sorunlar Nelerdir?
Büyük ölçekte selüloz üretebilmek birincil hedeftir. Selüloz, pamuk ve keten gibi birçok bitkide bulunur; talaştan da üretilebilir. 2009 yılında yaklaşık 25 milyon ton selülozik materyalin etanole dönüştürülmesi bu işlemin başarıyla yapılabileceğini göstermektedir. Selülozik etanol üretimi, herhangi bir gübre veya pestisit gerektirmeyerek biyoyakıtların maliyetini düşürür; petrol türevli yakıtlara olan talebi azaltarak mahsul verimini arttırır ve dışa bağımlılığı azaltmaya yardımcı olurlar.
Selüloz ve Etanol Üretiminde Önemli bir Konu Nedir?
Etanolün büyük ölçekte üretimi zor olmuştur. Birincil zorluk, hammaddeden (hammadde) nihai ürüne verimli bir şekilde nasıl gideceğinizdir? Birçok durumda, mısırı etanol için temel bileşenlere dönüştürmek, şalgam gibi diğer bitkileri veya hatta selüloz içeren tarımsal atıkları dönüştürmekten daha kolay olmuştur. Selülozik etanol gibi, diğer işlemler de gıda ürünlerini yok eder. Bu nedenle, biyoyakıtlarda hammadde olarak kullanım için uygun adaylar değildirler.
Mükemmel Etanol Formülüne Sahip Olmak Ne Anlama Geliyor?
Bu, etanol kullanım amacına bağlıdır. Bir etanol tesisi için birincil hedeflerden biri, üretimin nispeten hızlı bir şekilde başlayabilmesi için minimum uygulanabilir bir ürün sağlamaktır; bu, bir tesisin ekonomik hedeflerine minimum gecikmeyle ulaşmasını sağlar. Diğer bir hedef ise, enerji maliyetlerini düşük tutmak, sera gazlarının oluşmamasını sağlamak ve karşılanırken makul fiyatlarla bir yakıt kaynağı sağlamak gibi ilgili tüm hedeflere ulaşılırken etanol üretmenin genel maliyetinin mümkün olduğu kadar düşük olması. diğer tüm ilgili hedefler.
Selülozik Etanol ile Diğer Etanol Türleri Arasındaki Fark Nedir?
Diğer etanol türleri, mısır gibi nişasta içeren mahsullerden üretilir. Mesele şu ki, bitkinin hücre duvarının %20’sini oluşturan ve insanlar tarafından sindirilemeyen bir madde olan nişasta. Bu nedenle, bu mahsulleri etanol yapmak için kullanmak, yakıt ürününüzün %20’sinin insan kullanımına geçmeden önce böcekler veya solucanlar tarafından yendiği anlamına gelir. Selülozik malzemeler bitkinin “sindirilebilir” içeriğinin bir parçası değildir, bu nedenle insan kullanımı için çok daha az atık ve daha yüksek verim olacaktır.
Neden Farklı Ticari Selülozik Etanol Fabrikaları Farklı Ölçeklerde Çalışır?
Her tesisin farklı bir üretim süreci vardır, bu da nihai ürünü üretmek için farklı bir hammadde seti kullanılmasına neden olur. Bu optimal tedarik zinciri, hem etanol üretimi hem de üretim süreci için çok önemlidir. Hammaddeleri verimli bir şekilde kullanılabilir yakıta dönüştürmek için doğru malzeme, ekipman ve süreç zinciri olmalıdır.
Selülozik Etanol bitki Boyutu Nasıl Değişir?
Tesisin büyüklüğü maliyet, çevresel kaygılar, rekabet ve yakıt girişimleri için devlet desteği gibi çeşitli faktörlere bağlıdır. ABD selülozik malzemelerden ne kadar etanol üretebilir?
Şu anda ABD, etanol üretimi için yaklaşık 13 milyon ton selülozik malzemeye sahiptir, ancak bunun yalnızca bir milyon tonu ticari tesislerde kullanılmaktadır. ABD’deki mevcut tüm malzeme kullanılsaydı, her yıl 2 milyar galon etanol üretecek ve bu da her yıl 2 milyondan fazla haneye güç sağlamak için yeterli enerjiyi sağlayacaktı. Bu yakıt, enerji sağlamanın yanı sıra, büyük ölçekte plastik ve elyaf gibi ürünler oluşturmak için de kullanılabilir.