Filtrering og separation Figur 3. Membranmuligheder i bioraffinaderier til produktion af biokemikalier og biobrændsel. første trin forbehandlingen og konverteringen af råmaterialet til sukkerstoffer (se figur 3). Afhængigt af hvilken type af sukkeromdannelsestrin, der er tale om, skal sukkerstrømmen renses, før det behandles yderligere. Separatorer og dekantere kan sammen med MF eller UF sikre en effektiv løsning til dette formål. Derudover kan UF bruges til at genvinde de enzymer, der blev anvendt til konvertering, hvorved disse kan genbruges. Hvis sukkerkoncentrationerne er meget lave, er det muligt ved hjælp af RO at opkoncentrere sukkerkoncentrationen til 25-35 Brix ved så lavt energiforbrug som muligt. Sukkerstrømmen kan derefter konverteres til det ønskede biobrændsel eller biopolymerer/biokemikalier ved hjælp af fermentering. Under fermenteringen kan MF eller UF bruges til løbende at fjerne fermenteringsprodukterne fra gæringstanken og dermed forhindre, at produktinhibitorer stopper fermenteringen. Dette membranbioreaktor (MBR) koncept kan enten etableres med et eksternt loop, hvori der placeres membraner (sidestrøms MBR), eller med membraner, der direkte nedsænkes i fermenteringsanlægget. Sidestrømsprincippet er velafprøvet, hvorimod metoden med nedsænkning stadig er under udvikling. Brug af MF eller UF til denne separation af fermenteringsprodukterne fra fermenteringsmediet medfører, at permeatstrømmen indeholder det ønskede produkt kombineret med sukkerstofferne. Hvis der herefter benyttes NF, er det hermed muligt at separere sukkerstofferne fra fermenteringsproduktet, f.eks. bioethanol eller organiske syrer, og derefter genanvende dem direkte i fermenteringen eller i trinnet med sukkerkoncentrationen. De fortyndede biobrændstoffer/biokemikalier kan derefter koncentreres ved inddampning eller destillation. Ud over den direkte integration af membranprocesser i produktions32 processerne for biobrændsel eller biokemikaler/biopolymerer anvendes membranprocesser i vandkredsløbet hos bioraffinaderier. Anvendelserne spænder over forbehandling af vandet ved hjælp af UF - efterfulgt af RO, til behandling af inddamperkondensat, ved hjælp af RO i forbindelse med vandgenbrug - eller installation af MBR’er til håndtering af spildevandet før udledning eller genanvendelse. Fremtidsudsigter Grundet den effektive selektivitet og energibesparende separation vil anvendelsen af membranprocesser fortsat blive større og større. Dette gælder ikke blot inden for nuværende fermenteringsprodukter, men også når det gælder fremtidige bioraffinaderier. Især er integrerede procesløsninger, de såkaldte separationssynergiløsninger, der kombinerer membranprocesser med konventionelle separeringsteknologier, områder, hvor der sker en interessant udvikling. Den løbende forskning inden for dette felt vil ikke blot føre til gode tekniske og billige procesløsninger, men også til en voksende forståelse for membranteknologier inden for biotekindustrien. Generelt set er membranteknologien i dag en etableret teknologi inden for biotekindustrien, og yderligere forskning og udvikling vil betyde, at teknologien også bliver en integreret del af fremtidige bioraffinaderier. Tekniske detaljer En af de mest essentielle ting, som Alfa Laval kan tilbyde den moderne fermenteringsindustri og fremtidige bioraffinaderier, er separationsprocesser baseret på synergiløsninger. Konventionelle separationsprocesser som f.eks. inddampere og centrifuger anses ofte fejlagtigt som konkurrerende teknologier i forhold til membranprocesser. Det er imidlertid sådan, at når man bruger både membranprocesser og konventionelle separeringsprocesser samtidigt, skabes processynergier, der medfører teknisk og økonomisk optimerede løsninger til industrien. Inden for produktionen af fermenteringsprodukter fører kombinationen af en tallerkenstak-centrifuge med UF til separering af f.eks. organiske syrer fra fermenteringsmedier ikke blot til en billigere løsning, hvis man kun sammenligner med tilfælde, hvor der kun bruges membraner, men giver også en større renhed i produktet, som er bedre end den kvalitet, man kan opnå, hvis man kun bruger en separator. Derudover kan synergien mellem RO og inddampningen med hensyn til koncentrationen af f.eks. gær være et spændende alternativ i forhold til tilfælde, hvor man kun anvender inddampning. Brugen af RO til forkoncentrering reducerer forbruget af damp og det samlede energiforbrug, hvis man sammenligner med tilfælde, hvor der kun bruges fordampning, mens den efterfølgende inddampning overvinder de koncentrationsbegrænsninger på RO, der angives af det osmotiske tryk. En ekstra fordel er, at den tid, produktet befinder sig i inddamperen, reduceres markant, hvilket kan være afgørende, hvis der er tale om varmefølsomme produkter. I fremtidige bioraffinaderier kan kombinationen af en dekanter med ultrafiltrering være et spændende alternativ i forbindelse med oprensningen efter sukkeromdannelsen. Denne synergiløsning betyder, at der kontinuert produceres sukker med en høj renhedsgrad uden brug af kiselguhr og andre filterkagematerialer. Løsningen er et godt alternativ til tromlefiltre og filterpresser. Alfa Laval har teknologierne og kompetencerne til at udvikle og implementere sådanne synergiløsninger rettet mod at optimere processer i den moderne fermenteringsindustri, samt i fremtidige bioraffinaderier. n www.alfalaval.dk teknisk nyt nr. 3 - 2014
Download PDF fil
Se arkivet med udgivelser af Teknisk Nyt her
TechMedias mange andre fagblade kan læses her