Techno-economic evaluation of a selected cellulosic ethanol production concept

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.advisor Sormunen, Risto
dc.contributor.advisor Ruuttunen, Kyösti
dc.contributor.author Miettinen, Maiju
dc.date.accessioned 2016-12-08T13:29:45Z
dc.date.available 2016-12-08T13:29:45Z
dc.date.issued 2016-10-31
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/23634
dc.description.abstract Depletion of fossil-based feedstocks and the growing global concern over the environment have enhanced the search for alternative and sustainable energy sources. Utilization of lignocellulosic biomass provides an opportunity to produce fuels and chemicals from renewable feedstocks. Cellulosic bioethanol can be used as a replacement for gasoline in the transportation sector. As there are many industrial actors active in that field, the production of cellulosic ethanol is now reaching commercial scale maturity. This thesis studied the feasibility of the cellulosic ethanol production from both technological and economical perspectives. Current cellulosic ethanol production concepts were screened and evaluated in order to identify the most attractive ethanol concept from the energy company’s point of view. Material and energy balances were built for a stand-alone plant of the selected concept. Economic evaluation was performed for the concept, as well, resulting in the determination of the minimum ethanol selling price (MESP) for the concept. It was concluded that the most mature cellulosic ethanol technologies are based on biochemical conversion routes. POET-DSM’s concept was selected as the most attractive one. It includes acid-catalysed steam explosion, enzymatic hydrolysis, and C5/C6 co-fermentation as the main process steps. According to the Excel-based process modelling, the final ethanol yield was 0.22 t EtOH / t dry straw biomass. The most significant factors affecting the technical feasibility were the efficiency to hydrolyse polysaccharides into monomeric sugars, functionality of the fermenting micro-organism, and the raw material composition. Plant investment costs, raw material costs, and enzyme costs were concluded to affect the concept’s technical feasibility the most. The economic analysis resulted in a MESP of 0.70 €/l which at the current price levels is not competitive with the price of traditional ethanol without subsidies. en
dc.description.abstract Fossiilisten luonnonvarojen ehtyminen ja maailmanlaajuinen huoli ympäristön tilasta ovat vauhdittaneet vaihtoehtoisten ja kestävien energianlähteiden hyödyntämistä. Lignoselluloosa-pohjainen biomassa mahdollistaa polttoaineiden ja kemikaalien valmistamisen uusiutuvasta raaka-aineesta. Tästä esimerkkinä on selluloosapohjainen etanoli, jota voidaan käyttää muun muassa korvaamaan bensiiniä kuljetusalalla. Tämän diplomityön tarkoituksena oli käsitellä selluloosapohjaisen etanolin valmistuksen kannattavuutta sekä teknisestä että taloudellisesta näkökulmasta. Tämä toteutettiin tunnistamalla ja arvioimalla olemassa olevia selluloosapohjaisen etanolin valmistuskonsepteja, joista valittiin Eurooppalaisen teollisuusyrityksen näkökulmasta houkuttelevin. Valitulle konseptille suoritettiin teknis-taloudellinen tarkastelu, joka sisälsi massa- ja energiataseiden laskemisen, sekä etanolin minimimyyntihinnan määrittämisen kyseiselle konseptille. Työssä tunnistettiin teknisesti kypsimpien selluloosapohjaisen etanolin valmistuskonseptien pohjautuvan biokemiallisiin metodeihin. Houkuttelevimmaksi valmistuskonseptiksi valittiin POET-DSM:n prosessi, jonka tärkeimmät prosessivaiheet ovat happokatalysoitu höyryräjäytys, entsymaattinen hydrolyysi ja sekä C5- että C6-sokereita hyödyntävä fermentaatioprosessi. Excel-pohjaisella mallinnuksella määritettiin prosessin etanolisaannoksi 0,22 tonnia etanolia kuivaa olkipitoista raaka-ainetta kohti. Saatujen tulosten perusteella kolme tekijää vaikuttavat eniten prosessin tekniseen kannattavuuteen: raaka-aineen koostumus, prosessin tehokkuus hydrolysoida selluloosaa ja hemiselluloosaa sokereiksi, sekä fermentaatiossa hyödynnettävän mikro-organismin tehokkuus etanolin tuotannossa. Konseptin taloudelliseen kannattavuuteen vaikuttivat eniten investointikulut, sekä raaka-aineen ja entsyymien hankintakustannukset. Taloudellisessa tarkastelussa etanolin minimimyyntihinnaksi määritettiin 0,70 €/l. Tämän tuloksen perusteella voitiin todeta, että mallinnetun prosessin kaltainen selluloosapohjainen etanolikonsepti vaatii taloudellisia tukia ollakseen kilpailukykyinen perinteisen etanolin valmistuksen kanssa nykyisellä hintatasolla. fi
dc.format.extent 97 + 26
dc.language.iso en en
dc.title Techno-economic evaluation of a selected cellulosic ethanol production concept en
dc.title Valitun selluloosapohjaisen etanolinvalmistuskonseptin teknis-taloudellinen tarkastelu fi
dc.type G2 Pro gradu, diplomityö fi
dc.contributor.school Kemian tekniikan korkeakoulu fi
dc.subject.keyword lignocellulose en
dc.subject.keyword ethanol en
dc.subject.keyword techno-economic evaluation en
dc.subject.keyword MESP en
dc.identifier.urn URN:NBN:fi:aalto-201612085825
dc.programme.major Biojalostamot fi
dc.programme.mcode KM3001 fi
dc.type.ontasot Master's thesis en
dc.type.ontasot Diplomityö fi
dc.contributor.supervisor Dahl, Olli
dc.programme BTT - Biotuotetekniikan koulutusohjelma fi
dc.location PK fi


Files in this item

Files Size Format View

There are no files associated with this item.

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse

My Account