Tutkudan karlılığa: biyorafineri ile biyokimyasal üretimi
23 Nov 2020
Biyorafineri, büyüyen biyoekonominin kritik bir temel taşıdır ve biyokütlenin kimyasal endüstrisi de dahil olmak üzere farklı endüstrilerde kullanımı için çeşitli biyo-bazlı ürünlere ve bileşenlere dönüştürülmesini içerir. Yenilenebilir kaynaklara odaklanarak endüstri, büyüyen biyo-bazlı kimyasal segmenti de dahil olmak üzere, fosil ham madde kullanımını azaltan yeni inovasyonların geliştirilmesiyle CO2 ayak izini azaltmaktadır.
Biyorafineri ile biyokütle, bugün gıda, yem, biyoenerji ve kimyasal endüstrileri genelinde kullanılan değerli ürünlere ve bileşenlere dönüştürülmektedir. Biyokütlenin türetildiği en yaygın ham maddeler aşağıdaki gibidir:
- bitkiler
- mikro-organizmalar
- organik atık
- mantar
Bu ham maddeler rejeneratif oldukları, yani nispeten hızlı bir şekilde yenilenebildikleri için, tipik olarak yenilenebilir kaynaklar kategorisine girmektedirler. Birinci nesil ham maddeler arasında şeker kamış, mısır veya kanola (yani kolza tohumu) gibi mahsullerde bulunan şekerleri ve bitkisel yağları içermektedir. Bu mahsul kaynaklarının gıda üretimi haricindeki kullanımlara yöneltilmesi geniş ölçüde tartışılmaktadır. Bu nedenle gıda üretimi, ağaç endüstrisi, lignoselülozik biyokütle veya ağaçsı mahsuller, tarımsal artık veya atıklar ve gıda üretimine uygun olmayan marjinal topraklarda yetiştirilen gıda-dışı enerji mahsulleri gibi ikinci nesil ham maddelerin kullanımı hususunda üreticiler üzerindeki talep ve baskı giderek artmaktadır.
Biyorafineri prosesi
Biyorafineri prosesi giriş yönü ve ön arıtma proseslerini, bir fermantasyon adımını ve daha sonra gıda, yem, biyoyakıt, biyoplastiklerde, ayrıca kimyasal ve biyokimyasal yapı taşları olarak kullanılmak üzere yağların, katı yağların, lignoselüloz, proteinler, nişastalar ve şekerlerin mekanik veya termal olarak izolasyonu için çıkış yönündeki prosesleri içerir. Kimyasal yapı taşlarının üretimi için ham maddelerin karbonhidrat, çeşitli proteinler veya trigliseritler gibi ara ürünlere ayrıştırılması, daha sonra katma değerli biyo-bazlı ince ve konvansiyonel kimyasallara dönüştürülmesi gerekir.
Biyorafineri, farklı endüstrilerde kullanılmak üzere anahtar bileşenleri ve kimyasalları izole etmek için farklı biyokütle kaynaklarının işlenmesini içerir ve endüstrinin CO2 ayak izini ve fosil ham maddelere bağımlılığını azaltır.
Biyoekonomi: Şu anda neredeyiz?
Geçmişte biyoekonominin peşinden gitmek, tarım sektörü için neredeyse bir kilometre taşı ve tutku olarak görülmekteydi. Ancak bugün önemi, çok daha bütünsel bir açıdan görülmüş olup, atıklar da dahil olmak üzere yenilenebilir biyolojik kaynakların sürdürülebilir şekilde kullanımına dayalı bir ekonominin, bütün sektörler için gerekli bir strateji olduğuna büyük ölçüde kanaat getirilmiştir. O nedenle bir çok uygulaması ile endüstri, proseslerinin ve hem tüketici hem B2B pazarları için yarattığı ürünlerinin sürdürülebilirliğini arttırmak için büyük bir baskı altındadır. O yüzden biyo-bazlı kimyasalların yenilenebilir kaynaklardan üretimi de dahil olmak üzere biyorafineri, önemli bir rol oynamaktadır.
Geleneksel olarak neredeyse bütün temel kimyasallar ham petrolden veya sıvı fosil yakıttan üretilmekte, plastiklerdeki, renklendiricilerdeki, gübrelerdeki ve yıllardır bağımlı olduğumuz diğer bir çok ürün türlerindeki yapı taşlarını oluşturmaktadır. Biyo-bazlı kimyasallar veya "beyaz biyoteknoloji" ile biyoekonominin daha ileri düzeyde uygulanması, girişimci çaba ve yatırım gerektirmekte olup, bu da düşük fiyatlı ham petrolden büyük oranda etkilenmektedir. Bu trend, yenilenebilir ham madde kullanımı için ölçeklendirilebilir modellerin geliştirilmesinde engeller oluşturmakta, bu da fiyatlandırmayı ve rekabeti etkilemektedir. Benzer şekilde, bir çok yatırımcı da konseptin ispatını ve ölçeklendirilebilirliği kanıtlayan demo tesisleri görmeyi istemektedir.
Düzenlemeler de, her ne kadar tüketicilerin korunmasında değerli ve önemli olsa da, devlet onaylarının alınmasını - özellikle özgün gıda veya içerikler söz konusu olduğunda - hem zor hem de pahalı hale getirmektedir. Sonuç olarak, biyoekonominin büyük bir kısmı halen ödeneklere bağlıdır veya yeterince gelişememiştir. Son 10-15 yılda kimyasal endüstrisindeki ARGE gelişimine rağmen, yenilenebilir ham maddelerden yapılan temel- ve platform kimyasallarının üretimi de büyük oranda rekabetsiz kalmıştır.
Diğer yandan biyokimyasal endüstrisi, seçme değer zincirlerine odaklı girişimler oluşturarak, kozmetikteki veya özel kimyasallar ve yapıştırıcılardaki nişleri doldurarak veya diğer ürünlerde kullanım için satılabilecek yapı taşlarını geliştirerek bu zorlukların bazılarının üstesinden gelecek yollar bulmayı başarmıştır. Genel olarak, petrokimyasal ürünlerin yenilenebilir ham maddelerle değiştirilmesi, yüksek ekonomik değere sahip ürünlerin yapımında temel olarak kullanıldığında karlı hale gelmiştir.
Bu sektördeki etkileyici büyüme, bir çok anahtar trend ile bağlantılıdır:
- Endüstri liderlerinin, CO2-nötr ham maddeler kullanan dairesel ekonomileri izleyerek sera gazı emisyonlarının azaltılmasına odaklanması
- Bazıları fosil petrol bazlı alternatiflere göre ek işlevsellik veya daha iyi performans sağlayan biyo-bazlı kimyasalların ticari uygulanabilirliğinin artması
- Geleneksel petrol-üreten ülkelerden ekonomik olarak daha fazla bağımsızlık & petrol fiyatları ile "Yeşil enerji" eğiliminin birleşimi
GEA'nın biyorafinerideki yetkinliği ve biyoekonomiye katkısı
GEA'nın çözümleri ve biyorafineri deneyimi, biyo-yakıtların verimli bir şekilde üretimi ve dip duyu işlemesi, biyopolimerler ve biyoplastikler, ayrıca gıda ve yem endüstrileri için bileşenler ve içerikler dahil olmak üzere neredeyse her türden yenilenebilir kaynakları ve endüstri uygulamalarını kapsamaktadır. Aşağıdakiler için biyorafineri modellerinin oluşturulması ve test edilmesi için müşterilerle ve çeşitli konsorsiyumlarla ortaklıklar yaptık: biyoplastiklerin yapı taşları olarak kullanılmak üzere yenilenebilir ham maddelerden asit üretimi, örneğin; biyo-pestisit ve yemlerde kullanım için mikro-alglerin güçlendirilmesi; karahindibadan ekstraksiyon ile kauçuk üretimi, haşerelerden protein ve gıda üretimi atıkları, ve çok daha fazlası. Müşterilerimiz, GEA'nın profesyonel personele sahip test merkezi ağından, laboratuvar tesislerinden ve pilot tesislerinden faydalanmakta, böylece ilerlemelerinde ve endüstriyel üretime geçişlerinde onlara destek olabilmekteyiz.
GEA'nın biyo-bazlı kimyasal endüstrisindeki yetkinliği ve çözümleri, aşağıdakiler de dahil olmak üzere fermantasyon ve çıkış yönündeki anahtar prosesleri kapsamaktadır:
- santrifüj veya membran filtreleme ile biyokütle separasyonu
- distilasyon, eriyik kristalizasyonu veya membran filtreleme ile ürün izolasyonu ve arıtması
- evaporasyon ile konsantrasyon
- nihai ürünün kristalizasyonu & kurutulması
- yan ürünlerin konsantrasyonu & kurutulması
GEA şu anda, yeni-nesil biyokimyasalların üretimi amacıyla birçok önemli endüstriyel iş ortağının biyorafineri fabrikaları için dekanterler, separatörler, evaporatörler ve akışkan yataklı kurutucu tedarik etmektedir. Bu çevre dostu üretime yönelik ham maddeler ağırlıklı olarak sürdürülebilir şekilde yönetilen ormanlardan elde edilen masif ahşaplardan, ahşap atıklarından, seyreltme ve endüstriyel kayından (normalde yakılan) ve ayrıca bölgesel kereste fabrikalarının kalıntıları ve yan ürünlerinden karşılanmaktadır. GEA müşterilerini ayrıca, endüstriyel şekerler ve kalıntı ürünlerden elde edilen biyoenerji ve biyoyakıt üretimi konularında da desteklemektedir.
2019 Yılında GEA, global Norveçli biyokimyasal liderine ağaçlarda, bitkilerde ve bazlı alglerde bulunan organik bir polimer olan lignin üretimi için yeni bir tesis kurulumunda destek olmuştur. Lignin ve ligninsülfonatlar, beton karışımlarında, gübrelerde, endüstriyel bağlayıcılarda, petrol sahası kimyasallarında ve çeşitli bazı diğer uygulamalarda kullanılmaktadır. Yeni, anahtar teslim sprey kurutma tesisi, çıkış yönündeki prosesleri desteklemektedir ve depolanan toz materyallerin paketleme sistemine beslenmesi için yeni bir silo ve toz giderimi için büyük bir ıslak yıkama kulesini içermektedir. GEA'nın ileri yıkama kulesi teknolojisi, değerli maddelerin geri kazanımını sağlarken, yıkama sıvısı sprey kurutucuya proses suyu olarak geri döner, toplam ürün randımanını arttırır ve temiz su kullanımını azaltır.
Yeni kurulan bir Fransız biyoteknoloji şirketi, GEA'nın desteği ile endüstriyel üretime ölçek büyütüyor. Güçlü test merkezi kapasitemiz, kapsamlı deneyimimiz ve güvenilirlikteki itibarımız için bizi seçen şirkete, çeşitli yeni, yüksek katma değerli moleküllerin patentli fermantasyon prosesi ile yapımı için şeker pancarı üretim atıklarını almasında yardımcı oluyoruz. Bu asitler gıda, farma, kozmetik, kimyasal ve tarım bilimi endüstrilerinde kullanılan kimyasal ürünlerin yapı taşlarını oluşturacaktır. Yeni GEA konsantrasyon ve distilasyon tesisi özellikle selüloz bazlı fermente ürünler için tasarlanmış olup, 2021'de hizmete girecektir.
