Forskning om energiproduktion från biomassa fokuserar vanligtvis på mängden energi som genereras. Men det är också viktigt att överväga hur mycket energi som går in i processen, en komponent som ofta försummas, säger Tony Grift, professor i jordbruks- och biologisk teknik vid College of Agricultural, Konsument- och miljövetenskap och Grainger College of Engineering vid University of Illinois.

Grift är medförfattare till en ny studie, publicerad i Bioresource Technology Reports , som tar en titt på bioomvandlingseffektiviteten för två produkter som ofta används som biomassa för energiproduktion, miscanthus giganteus och sockerrörsbagasse.

"Vårt mål var att bestämma hur mycket energi det tar att förbereda dessa material. Det är en omfattande titt på olika förbehandlingsmetoder och deras relation till konverteringseffektivitet, " han förklarar.

De två materialen valdes på grund av deras betydelse för energiproduktion. Miscanthus odlas vanligtvis som en prydnadsväxt, men den har en stor mängd biomassa och växer lätt med mycket liten kväveanvändning. Sugarcane bagasse är biprodukten som blir kvar efter att sockerröret krossats för att extrahera saften för socker.

Studien gjordes i samarbete med kemister från University of California i Berkeley. Grift säger att det tvärvetenskapliga tillvägagångssättet gör forskningen unik, eftersom den tar hänsyn till hela energibalansen. U -I -forskarna studerade energiförbrukningen för skörd och förbehandlingsmaterial, medan Berkeley -kemisterna fokuserade på att omvandla biomassan till glukos, som används för att göra etanol.

Forskarna definierade procentandelen av inneboende värmevärde (PIHV), som mäter mängden energi som går in och ut ur produktionsprocessen. "Det säger att du har en viss mängd biomassa, som innehåller en viss mängd energi. Hur mycket energi lägger du på att bearbeta? Du vill inte spendera mer än 5% av det totala energivärdet, "Säger Grift.

Forskarna utsatte de två materialen för nio olika förbehandlingsmetoder, antingen separat eller som en blandning. Förbehandling sker av olika skäl, Grift förklarar. Efter att skörden har skördats, det måste transporteras till en bearbetningsanläggning, och för att göra transporterna effektiva, materialet genomgår först en process som kallas sönderdelning, i vilken det hackas eller skärs i mindre bitar, och sedan komprimeras den.

Grift förklarar att skörd och komprimering inte tillför mycket till energikvationen. Den huvudsakliga energikällan är förminskning, eller storleksminskning. Det ger energiförbrukningen till 5%. "Mindre partikelstorlekar gör kompression lättare, "säger han." Det är också bättre för energiproduktion, eftersom det ger en större ytarea för enzymer att fästa vid i omvandlingsprocessen. Men sönderdelning kräver en viss mängd energi, så det är en avvägning. "

Förbearbetningsmetoderna inkluderade hackade och skurna stjälkar, pelletering, pulverisering, och olika kompressionsnivåer. Av de nio behandlingsgrupperna fem inkluderade miscanthus, tre ingår sockerrör bagasse, och en inkluderade en blandning av de två produkterna. De bearbetade materialen utsattes alla för samma kemiska processer för att frigöra glukosen.

Forskarna utvärderade också effekterna av partikelstorlek, kompressionsnivå, och blandning på biomassaomvandlingseffektivitet. Resultaten visade att finfördelning hade en positiv effekt på effektiviteten hos miscanthus men inte sockerrörsbagasse, medan motsatsen var fallet för pelletering. Forskarna fann också att en 50/50 blandning av de två materialen hade högre omvandlingseffektivitet än sockerrörsbagasse, men det var ingen signifikant skillnad jämfört med miscanthus ensam.

Resultaten kan användas för att göra energiproduktion av biomassa mer effektiv, Säger Grift.

"Skillnaderna är inte stora. Men om du vill göra något i större skala är det faktiskt ganska viktigt att räkna ut dessa saker, " han förklarar.

Grift betonar att resultaten är preliminära och bör undersökas i ytterligare studier.

Fortsatt forskning behövs för att underbygga resultaten och för att bredda kunskapsbasen till andra produkter och andra förbehandlingsmetoder.

Artikeln, "Mät inflytande av förbehandlingsmetoder för biomassa på biokonverteringseffektiviteten hos miscanthus giganteus och sockerrörsbagasse, "publiceras i Bioresource Technology Reports .