اتانول سلولزی

اتانول سلولزی (انگلیسی: Cellulosic ethanol) اتانول تولید شده از سلولز می‌باشد. اتانول سلولزی نسل دوم اتانول می‌باشد، که از زائدات کشاورزی و با فرایند پیچیده‌تری (هیدرولیز سلولز) نسبت به نسل اول اتانول تولید می‌شود.

اتانول سلولزی نوعی اتانول (الکل اتیلیک) است که از سلولز (الیاف رشته‌ای گیاه) تولید می‌شود، نه از دانه‌ها یا میوه‌های گیاه. این نوع اتانول را می‌توان از علف‌ها، چوب، جلبک یا دیگر گیاهان به دست آورد و معمولاً به عنوان یک زیست‌سوخت مطرح می‌شود. دی‌اکسید کربنی که گیاهان هنگام رشد جذب می‌کنند بخشی از دی‌اکسید کربنی را که هنگام سوزاندن اتانول آزاد می‌شود جبران می‌کند، بنابراین سوخت اتانول سلولزی می‌تواند ردپای کربنی کمتری نسبت به سوخت فسیلی داشته باشد.

علاقه به اتانول سلولزی ناشی از این است که می‌تواند جایگزین اتانول ذرت یا نیشکر شود. از آن‌جا که ذرت و نیشکر در تولید مواد غذایی هم استفاده می‌شوند، تغییر مسیر آن‌ها به تولید اتانول می‌تواند باعث افزایش قیمت غذا شود، در حالی که منابع سلولزی معمولاً با تولید غذا رقابت نمی‌کنند چون بخش‌های فیبری گیاهان عمدتاً برای انسان غیرقابل خوردن هستند. یک مزیت دیگر این است که منابع سلولز بسیار متنوع و فراوان‌اند؛ علف‌ها، درختان و جلبک‌ها تقریباً در هر محیطی روی زمین وجود دارند. حتی بخش‌هایی از زباله جامد شهری مانند کاغذ هم می‌توانند به اتانول تبدیل شوند. مهم‌ترین نقطه‌ضعف فعلی اتانول سلولزی، هزینهٔ بالای تولید آن است، زیرا فرایند ساخت آن پیچیده‌تر است و مراحل بیشتری نسبت به اتانول ذرت یا نیشکر دارد.

اتانول سلولزی در دههٔ ۲۰۰۰ و اوایل ۲۰۱۰ توجه زیادی را به خود جلب کرد. به‌ویژه ایالات متحده برای تجاری‌سازی آن سرمایه‌گذاری کرد و اهدافی برای سهم اتانول سلولزی در سوخت خودروها تعیین نمود. شرکت‌های جدید زیادی برای تولید آزمایشی این نوع اتانول شکل گرفتند و شرکت‌های قدیمی هم سرمایه‌گذاری کردند. اما تولید بسیار ارزان‌تر اتانول غلات و همچنین قیمت نفت پایین در دههٔ ۲۰۱۰ باعث شد اتانول سلولزی توان رقابت با سوخت‌های موجود را نداشته باشد. در نتیجه، بیشتر پالایشگاه‌های جدید تا میانهٔ دههٔ ۲۰۱۰ تعطیل شدند و بسیاری از شرکت‌های تازه تأسیس ورشکست شدند. تعداد کمی از آن‌ها باقی مانده‌اند که بیشتر برای نمایش یا پژوهش استفاده می‌شوند و تا سال ۲۰۲۱ هیچ‌یک در مقیاس گسترده تولید نمی‌کنند.

مرور کلی

اتانول سلولزی نوعی زیست‌سوخت است که از لیگنوسلولز تولید می‌شود؛ مادهٔ ساختاری که بخش بزرگی از جرم گیاهان را تشکیل می‌دهد و عمدتاً از سلولز، همی‌سلولز و لیگنین ساخته شده است. منابع رایج لیگنوسلولز شامل پسماندهای کشاورزی مانند ساقه‌های ذرت یا تراشه‌های چوب و همچنین علف‌هایی مانند چمن‌ترکه و گونه‌های میسکانتوس هستند.[۱] این مواد اولیه مزیت فراوانی و تنوع دارند و با تولید غذا رقابت نمی‌کنند، برخلاف ذرت یا نیشکر.[۲] با این حال، پردازش بیشتری لازم دارند تا قندهای ساده برای تخمیر توسط میکروارگانیسم‌ها در دسترس باشند و همین موضوع هزینهٔ تولید را بالا می‌برد.[۳]

اتانول سلولزی می‌تواند تا ۸۵٪ انتشار گازهای گلخانه‌ای را نسبت به بنزین کاهش دهد.[۴] در مقابل، اتانول نشاسته‌ای (مانند اتانول ذرت) که اغلب با استفاده از گاز طبیعی انرژی لازم خود را به دست می‌آورد، ممکن است هیچ کاهش چشمگیری در گازهای گلخانه‌ای نداشته باشد، بسته به اینکه مادهٔ اولیه چگونه تولید شده باشد.[۵] بر اساس گزارش آکادمی ملی علوم ایالات متحده در سال ۲۰۱۱، هیچ پالایشگاه زیستی در مقیاس تجاری برای تبدیل زیست‌توده لیگنوسلولزی به سوخت وجود ندارد.[۶] نبود چنین تولیدی یکی از دلایل رأی دیوان استیناف ایالات متحده برای ناحیه کلمبیا در ژانویهٔ ۲۰۱۳ بود که مقررات سازمان حفاظت محیط زیست آمریکا دربارهٔ اجبار به افزودن سوخت‌های زیستی سلولزی به سوخت خودروها را لغو کرد.[۷] این مشکلات همراه با چالش‌های دیگر باعث شد پژوهشگران دانشگاه جرج واشینگتن اعلام کنند که «در کوتاه‌مدت، اتانول سلولزی نمی‌تواند اهداف امنیت انرژی و محیط زیستی را به عنوان جایگزین بنزین برآورده کند.»[۸]

تاریخچه

شیمیدان فرانسوی آنری براکونو نخستین کسی بود که در سال ۱۸۱۹ کشف کرد سلولز را می‌توان با استفاده از اسید سولفوریک به قند تجزیه کرد.[۹] قند تجزیه‌شده سپس می‌توانست از راه تخمیر به اتانول تبدیل شود. نخستین تولید تجاری اتانول در سال ۱۸۹۸ در آلمان آغاز شد که طی آن سلولز با اسید هیدرولیز می‌شد. در ایالات متحده، شرکت Standard Alcohol نخستین کارخانهٔ تولید اتانول سلولزی را در سال ۱۹۱۰ در کارولینای جنوبی راه‌اندازی کرد و بعداً کارخانهٔ دیگری در لوئیزیانا تأسیس شد. با این حال، هر دو کارخانه پس از جنگ جهانی اول به دلایل اقتصادی تعطیل شدند.[۱۰]

نخستین تلاش برای تجاری‌سازی تولید اتانول از چوب در سال ۱۸۹۸ در آلمان انجام شد. این روش شامل هیدرولیز سلولز با اسید رقیق بود و توانست به‌طور تقریبی از هر ۱۰۰ کیلوگرم ضایعات چوب ۷٫۶ لیتر اتانول به دست آورد (معادل ۱۸ گالون آمریکایی (۶۸ لیتر) در هر تن). آلمانی‌ها به‌زودی فرایندی صنعتی با بازده حدود ۵۰ گالون آمریکایی (۱۹۰ لیتر) در هر تن زیست‌توده توسعه دادند. این روش بعدها به ایالات متحده راه یافت و به ساخت دو کارخانهٔ تجاری در جنوب‌شرقی آمریکا طی جنگ جهانی اول انجامید. این کارخانه‌ها از روشی به نام «فرایند آمریکایی» استفاده می‌کردند که نوعی هیدرولیز تک‌مرحله‌ای اسید سولفوریک رقیق بود. بازده این روش نصف روش آلمانی بود (حدود ۲۵ گالون آمریکایی (۹۵ لیتر) در هر تن)، اما سرعت تولید آن بیشتر بود. کاهش تولید چوب باعث شد کارخانه‌ها اندکی پس از پایان جنگ جهانی اول تعطیل شوند. در همین زمان، پژوهش‌های اندکی دربارهٔ هیدرولیز اسید رقیق در آزمایشگاه محصولات جنگلی وابسته به سازمان جنگل‌داری آمریکا ادامه یافت.[۱۱][۱۲][۱۳]

در جنگ جهانی دوم، آمریکا بار دیگر به اتانول سلولزی روی آورد، این بار برای تبدیل آن به بوتادی‌ان جهت تولید لاستیک مصنوعی. شرکت Vulcan Copper and Supply مأمور ساخت کارخانه‌ای برای تبدیل خاک‌اره به اتانول شد. این کارخانه بر اساس اصلاحات فرایند «شولر آلمانی» توسط آزمایشگاه محصولات جنگلی ساخته شد. بازده این کارخانه حدود ۵۰ گالون آمریکایی (۱۹۰ لیتر) در هر تن خشک بود، اما همچنان سودآور نبود و پس از جنگ بسته شد.[۱۴]

با توسعهٔ سریع فناوری آنزیم‌ها در دو دههٔ اخیر، فرایند آب‌کافت (هیدرولیز) اسیدی به‌تدریج جای خود را به آب‌کافت آنزیمی داد. در این روش، پیش‌تیمار (پیش‌فرآوری) شیمیایی برای جدا کردن همی‌سلولز لازم است تا به قند تبدیل شود. روش پیش‌تیمار با اسید رقیق بر اساس پژوهش‌های اولیهٔ آب‌کافت چوب در آزمایشگاه محصولات جنگلی شکل گرفت. در سال ۲۰۰۹، این آزمایشگاه همراه با دانشگاه ویسکانسین–مدیسن یک روش پیش‌تیمار سولفیت (SPORL) را توسعه داد تا مقاومت لیگنوسلولز را کاهش دهد و هیدرولیز آنزیمی سلولز چوب مؤثرتر شود.[۱۵]

در سخنرانی وضعیت کشور در ۲۳ ژانویهٔ ۲۰۰۷، جرج دبلیو بوش رئیس‌جمهور وقت آمریکا، هدفی را برای تولید ۳۵ میلیارد گالون آمریکایی (۱۳۰ میلیارد لیتر) اتانول تا سال ۲۰۱۷ اعلام کرد. همان سال، وزارت انرژی ایالات متحده ۳۸۵ میلیون دلار کمک مالی برای آغاز تولید اتانول از منابع غیرسنتی مانند تراشهٔ چوب، سوییچ‌گرس و پوست مرکبات اختصاص داد.[۱۶]

روش‌های تولید

بیورآکتور برای پژوهش اتانول سلولزی.

مراحل تولید اتانول با استفاده از رویکرد زیستی عبارتند از:[۱۷]

  1. یک مرحله «پیش‌تیمار» (پیش‌فرآوری) برای آماده‌سازی مواد لیگنوسلولزی مانند چوب یا کاه برای آبکافت
  2. آبکافت سلولز برای تجزیه مولکول‌ها به قندها
  3. تخمیر میکروبی محلول قندی
  4. تقطیر و آب‌زدایی برای تولید الکل خالص

در سال ۲۰۱۰، یک گونه مخمر مهندسی ژنتیکی توسعه یافت که می‌توانست آنزیم‌های سلولزبر خود را تولید کند.[۱۸] در صورتی که این فناوری در مقیاس صنعتی قابل اجرا شود، می‌تواند یک یا چند مرحله از سلولولیز را حذف کرده و زمان و هزینه تولید را کاهش دهد.

اگرچه لیگنوسلولز فراوان‌ترین منبع گیاهی است، کاربرد آن به دلیل ساختار سخت محدود می‌شود. در نتیجه، یک پیش‌تیمار مؤثر لازم است تا سلولز را از پیوند با لیگنین و ساختار بلوری‌اش آزاد کند و آن را برای مرحله آبکافت بعدی در دسترس قرار دهد.[۱۹] تاکنون بیشتر پیش‌تیمارها از راه‌های فیزیکی یا شیمیایی انجام می‌شوند. برای بازده بالاتر، ترکیب هر دو لازم است. پیش‌تیمار فیزیکی شامل کاهش اندازه ذره زیست‌توده با روش‌های مکانیکی مانند دستگاه آسیاب یا روزن‌رانی است. پیش‌تیمار شیمیایی، لیگنوسلولز را به‌طور جزئی بسپارزدایی[۲۰] می‌کند تا آنزیم‌ها بتوانند به سلولز برای واکنش‌های میکروبی دسترسی داشته باشند.[۲۱]

روش‌های شیمیایی پیش‌تیمار شامل آبکافت، انفجار بخار، گسترش الیاف با آمونیاک، اورگانوسالْو، پیش‌تیمار سولفیت،[۱۵] فراکشن‌سازی SO2-اتانول-آب،[۲۲] اکسایش قلیایی مرطوب و پیش‌تیمار با ازون است.[۲۳] افزون بر آزادسازی مؤثر سلولز، یک پیش‌تیمار ایده‌آل باید از تشکیل فرآورده‌های تجزیه جلوگیری کند، زیرا این ترکیبات می‌توانند مراحل آبکافت و تخمیر بعدی را بازدارند.[۲۴] وجود بازدارنده‌ها هزینه تولید اتانول را به‌دلیل نیاز به مراحل سم‌زدایی افزایش می‌دهد. برای نمونه، گرچه آبکافت اسیدی احتمالاً قدیمی‌ترین و پرمطالعه‌ترین روش پیش‌تیمار است، اما بازدارنده‌های قوی مانند فورفورال و هیدروکسی‌متیل‌فورفورال تولید می‌کند.[۲۵] روش Ammonia Fiber Expansion (AFEX) نمونه‌ای از پیش‌تیمارهای نویدبخش است که بازدارنده‌ای تولید نمی‌کند.[۲۶]

بیشتر روش‌های پیش‌تیمار در مورد خوراک‌هایی با محتوای بالای لیگنین مانند زیست‌توده جنگلی کارایی ندارند و به رویکردهای ویژه نیاز دارند. اورگانوسالْو، SPORL («پیش‌تیمار سولفیت برای غلبه بر سختی لیگنوسلولز») و فرایند SO2-اتانول-آب (AVAP®) سه روشی هستند که می‌توانند در زیست‌توده جنگلی، به‌ویژه گونه‌های نرم‌چوبی، بیش از ۹۰٪ سلولز را تبدیل کنند. SPORL کارآمدترین روش از نظر مصرف انرژی و تولید قند و همچنین پایدارترین فرایند با تولید اندک بازدارنده‌های تخمیر است. اورگانوسالْو برای چوب‌های سخت بسیار مؤثر است و امکان بازیابی آسان لیگنین آب‌گریز را فراهم می‌کند.[۲۷] فرایند AVAP® نیز می‌تواند انواع لیگنوسلولزها را به سلولز بسیار قابل هضم، قندهای همی‌سلولزی دست‌نخورده، لیگنین فعال و لیگنوسولفونات‌ها تفکیک کند و با بازیابی کارآمد مواد شیمیایی شناخته می‌شود.[۲۸][۲۹]

فرایندهای سلولولیتیک

آبکافت سلولز منوساکاریدهایی تولید می‌کند که می‌توانند به الکل تخمیر شوند. دو فرایند عمده برای سلولولیز وجود دارد: فرایندهای شیمیایی با استفاده از اسیدها، یا واکنش‌های آنزیمی با استفاده از سلولازها.[۱۷]

آبکافت شیمیایی

در روش‌های سنتی که در قرن نوزدهم و آغاز قرن بیستم توسعه یافتند، آبکافت با حمله اسید به سلولز انجام می‌شد.[۳۰] در این روش‌ها، یا از اسید رقیق در دما و فشار بالا استفاده می‌شد یا از اسید غلیظ‌تر در دمای پایین‌تر و فشار اتمسفری. مخلوط سلولزی بی‌شکل‌شده از اسید و قندها در حضور آب واکنش داده و مولکول‌های قند کامل تولید می‌کند (آبکافت). محصول این آبکافت سپس خنثی‌سازی شده و با استفاده از مخمر، اتانول تولید می‌شود. همان‌طور که گفته شد، مانع مهم در فرایند اسید رقیق این است که شدت واکنش موجب تولید فرآورده‌های تخریبی سمی می‌شود که در تخمیر اختلال ایجاد می‌کنند. BlueFire Renewables از اسید غلیظ استفاده می‌کند، زیرا این روش بازدارنده‌های تخمیر کمتری تولید می‌کند، هرچند برای مقرون‌به‌صرفه بودن باید اسید از جریان قند جداسازی و بازیافت شود (برای نمونه، با جداسازی کروماتوگرافی بستر متحرک شبیه‌سازی‌شده).

دانشمندان سرویس تحقیقات کشاورزی آمریکا دریافتند که می‌توان تقریباً به همه قندهای باقی‌مانده در کاه گندم دسترسی پیدا کرده و آن‌ها را تخمیر کنند. این قندها در دیواره‌های سلولی گیاه جای دارند که شکستن آن‌ها بسیار دشوار است. برای دستیابی به این قندها، دانشمندان کاه گندم را با پراکسید قلیایی پیش‌تیمار کردند و سپس از آنزیم‌های ویژه برای تجزیه دیواره‌های سلولی بهره گرفتند. این روش به تولید ۹۳ گالون آمریکایی (۳۵۰ لیتر) اتانول از هر تن کاه گندم منجر شد.[۳۱]

آبکافت آنزیمی

زنجیره‌های سلولز می‌توانند توسط آنزیمهای سلولاز به مولکول‌های گلوکز شکسته شوند. این واکنش در دمای بدن در معده نشخوارکنندگانی مانند گاو و گوسفند رخ می‌دهد که در آن، آنزیم‌ها توسط میکروب‌ها تولید می‌شوند. این فرایند از چندین آنزیم در مراحل مختلف تبدیل استفاده می‌کند. با استفاده از یک دستگاه آنزیمی مشابه، مواد لیگنوسلولزی می‌توانند در شرایط نسبتاً ملایم (۵۰ درجه سانتی‌گراد و pH ۵) به‌طور آنزیمی آبکافت شوند و در نتیجه، تجزیه مؤثر سلولز بدون تشکیل فرآورده‌های جانبی که فعالیت آنزیم را بازدارند انجام گیرد. همه روش‌های عمده پیش‌تیمار، از جمله اسید رقیق، برای دستیابی به بازده بالای قند به یک مرحله آبکافت آنزیمی نیاز دارند.[۲۶]

آنزیم‌های قارچی می‌توانند برای آبکافت سلولز به‌کار روند. ماده خام (اغلب چوب یا کاه) همچنان نیازمند پیش‌تیمار است تا برای آبکافت مناسب شود.[۳۲] در سال ۲۰۰۵، شرکت Iogen اعلام کرد در حال توسعه فرایندی است که در آن از قارچ Trichoderma reesei برای ترشح «آنزیم‌های مهندسی‌شده ویژه» در یک فرایند آبکافت آنزیمی استفاده می‌شود.[۳۳]

شرکت کانادایی دیگر، SunOpta، از پیش‌تیمار انفجار بخار استفاده می‌کند و فناوری خود را به کارخانه Verenium (پیش‌تر Celunol) در جنینگز، کارخانه Abengoa در سالامانکا و شرکت China Resources Alcohol Corporation در Zhaodong عرضه کرده است. کارخانه CRAC از بقایای ذرت (corn stover) به‌عنوان ماده خام استفاده می‌کند.[۳۴]

تخمیر میکروبی

به‌طور سنتی، مخمر نان (ساکارومایسس سرویزیه) مدت‌هاست که در صنعت آبجوسازی برای تولید اتانول از هگزوزها (قندهای شش‌کربنه) استفاده می‌شود. به دلیل ماهیت پیچیده کربوهیدراتهای موجود در زیست‌توده لیگنوسلولزیک، مقدار قابل توجهی گزیلوز و آرابینوز (قندهای پنج‌کربنه برگرفته از بخش همی‌سلولز لیگنوسلولز) نیز در هیدرولیزات حضور دارند. برای نمونه، در هیدرولیزات بقایای ذرت، حدود ۳۰٪ از کل قندهای قابل تخمیر، گزیلوز است؛ بنابراین توانایی میکروارگانیسم‌های تخمیرکننده برای استفاده از همه قندهای موجود در هیدرولیزات حیاتی است تا رقابت‌پذیری اقتصادی اتانول سلولزی و احتمالاً پروتئین‌های زیست‌پایه افزایش یابد.

در آغاز هزاره سوم، مهندسی متابولیک در میکروارگانیسم‌های به‌کاررفته در تولید اتانول سوختی پیشرفت چشمگیری نشان داد.[۳۵] افزون بر ساکارومایسس سرویزیه، میکروارگانیسم‌هایی مانند Zymomonas mobilis و Escherichia coli نیز با مهندسی متابولیک برای تولید اتانول سلولزی هدف‌گذاری شده‌اند. جذابیت به‌کارگیری میکروارگانیسم‌های جایگزین در توانایی آن‌ها برای تخمیر قندهای پنج‌کربنه است که بازده خوراک را افزایش می‌دهد. این توانایی اغلب در میکروارگانیسم‌های باکتریایی یافت می‌شود.[۳۶]

در دهه نخست سده ۲۱، گونه‌های مهندسی‌شده مخمر با توانایی تخمیر مؤثر گزیلوز[۳۷][۳۸] و آرابینوز[۳۹] و حتی هر دو به‌طور همزمان گزارش شدند.[۴۰] سلول‌های مخمر به‌ویژه برای فرایندهای اتانول سلولزی جذاب هستند، زیرا قرن‌ها در زیست‌فناوری به‌کار رفته‌اند، نسبت به غلظت بالای اتانول و بازدارنده‌ها مقاوم‌اند و می‌توانند در pH پایین رشد کنند و آلودگی باکتریایی را کاهش دهند.

آبکافت و تخمیر ترکیبی

برخی گونه‌های باکتری توانایی تبدیل مستقیم بستر سلولز به اتانول را دارند. نمونه‌ای از آن، Clostridium thermocellum است که از یک cellulosome پیچیده برای تجزیه سلولز و ساخت اتانول استفاده می‌کند. با این حال، C. thermocellum فرآورده‌های دیگری نیز در طی سوخت‌وساز سلولز تولید می‌کند، از جمله استات و اسید لاکتیک، که بازده فرایند را کاهش می‌دهند. برخی پژوهش‌ها بر بهینه‌سازی تولید اتانول از راه مهندسی ژنتیک باکتری‌هایی متمرکزند که بر مسیر تولید اتانول تأکید دارند.[۴۱]

فرایند گازی‌سازی (رویکرد ترموشیمیایی)

گازی‌ساز بستر سیال در گوسینگ بورگن‌لاند اتریش

فرایند گازی‌سازی بر تجزیه شیمیایی زنجیره سلولز (سلولولیز) تکیه ندارد. به جای شکستن سلولز به مولکول‌های قند، کربن موجود در ماده خام با چیزی شبیه به احتراق جزئی به گاز سنتز تبدیل می‌شود. سپس مونوکسید کربن، دی‌اکسید کربن و هیدروژن به درون نوع خاصی از مخمرگزار تغذیه می‌شوند. در این روش به‌جای تخمیر قند با مخمر، از باکتری Clostridium ljungdahlii استفاده می‌شود.[۴۲] این میکروارگانیسم، مونوکسید کربن، دی‌اکسید کربن و هیدروژن را مصرف کرده و اتانول و آب تولید می‌کند. این فرایند را می‌توان در سه گام خلاصه کرد:

  1. گازی‌سازی — مولکول‌های پیچیده کربنی شکسته می‌شوند تا کربن به‌صورت مونوکسید کربن، دی‌اکسید کربن و هیدروژن آزاد شود.
  2. تخمیر — تبدیل مونوکسید کربن، دی‌اکسید کربن و هیدروژن به اتانول با استفاده از باکتری Clostridium ljungdahlii.
  3. تقطیر — جداسازی اتانول از آب.

یک مطالعه در سال ۲۰۰۲ باکتری Clostridium دیگری یافت که در تولید اتانول از مونوکسید کربن، تقریباً دو برابر کارآمدتر از گونه یادشده عمل می‌کند.[۴۳]

به‌طور جایگزین، گاز سنتز به‌دست‌آمده از گازی‌سازی می‌تواند به یک راکتور کاتالیزوری وارد شود، جایی که برای تولید اتانول و دیگر الکل‌های سنگین‌تر با استفاده از یک فرایند ترموشیمیایی به‌کار می‌رود.[۴۴] این فرایند همچنین می‌تواند انواع دیگر سوخت‌های مایع تولید کند، مفهومی جایگزین که شرکت Enerkem مستقر در مونترآل آن را در تأسیسات خود در وِست‌بری، کبک با موفقیت نشان داده است.[۴۵]

تبدیل همی‌سلولز به اتانول

پژوهش‌های گسترده‌ای برای توسعه روش‌های اقتصادی در تبدیل هر دو سلولز و همی‌سلولز به اتانول در حال انجام است. تخمیر گلوکز، محصول اصلی آب‌کافت سلولز، به اتانول یک روش تثبیت‌شده و کارآمد است. با این حال، تبدیل گزیلوز، قند پنج‌کربنه حاصل از آب‌کافت همی‌سلولز، عاملی محدودکننده است، به‌ویژه در حضور گلوکز. با وجود این، همی‌سلولز را نمی‌توان نادیده گرفت، زیرا موجب افزایش بازده و صرفه اقتصادی در تولید اتانول سلولزی می‌شود.[۴۶]

Sakamoto و همکاران (۲۰۱۲) نشان دادند که مهندسی ژنتیک میکروب‌ها برای بیان آنزیم‌های همی‌سلولاز دارای پتانسیل بالاست. پژوهشگران یک سویه نوترکیب از ساکارومایسس سرویزیه ایجاد کردند که قادر بود:

  1. همی‌سلولاز را با نمایش هم‌زمان اندوکسیلاناز بر سطح سلول خود آب‌کافت کند.
  2. گزیلوز را از طریق بیان گزیلوز ردوکتاز و زایلیتول دهیدروژناز جذب کند.

این سویه توانست آب‌کافت کاه برنج، که شامل اجزای همی‌سلولزی است، را به اتانول تبدیل کند. افزون بر این، توانست ۲٫۵ برابر بیشتر از سویه کنترل اتانول تولید کند که نشان‌دهنده کارایی بالای فرایند مهندسی سطح سلول در تولید اتانول بود.[۴۶]

مزایا

مزایای کلی سوخت اتانول

اتانول نسبت به بنزین پاک‌تر و کارآمدتر می‌سوزد.[۴۷][۴۸] از آنجا که گیاهان هنگام رشد دی‌اکسید کربن مصرف می‌کنند، زیست‌اتانول در مجموع ردپای کربنی کمتری نسبت به سوخت‌های فسیلی دارد.[۴۹] جایگزینی اتانول با نفت همچنین می‌تواند استقلال انرژی کشورها را تقویت کند.[۵۰]

مزایای اتانول سلولزی نسبت به اتانول ذرت یا نیشکر

تولید تجاری اتانول سلولزی، که برخلاف ذرت و نیشکر با تولید غذا رقابت نمی‌کند، بسیار جذاب است زیرا فشار بر محصولات غذایی را کاهش می‌دهد.

اگرچه هزینه پردازش آن بالاتر است، اما قیمت زیست‌توده سلولزی بسیار ارزان‌تر از غلات یا میوه‌هاست. افزون بر این، از آنجا که سلولز جزء اصلی گیاهان است، می‌توان کل گیاه را برداشت کرد، نه فقط میوه یا دانه را. این امر به بازده بسیار بیشتر منجر می‌شود؛ برای نمونه، چمن‌ترکه دو برابر ذرت در هر جریب اتانول تولید می‌کند.[۵۱] مواد زیست‌توده برای تولید سلولز به نهاده‌های کمتری مانند کود و علف‌کش نیاز دارند و ریشه‌های گسترده آن‌ها کیفیت خاک را بهبود می‌دهد، فرسایش را کاهش می‌دهد و جذب مواد مغذی را افزایش می‌دهد.[۵۲][۵۳]

ردپای کربنی کلی و پتانسیل گرمایش جهانی اتانول سلولزی به‌طور قابل توجهی پایین‌تر است و بازده خالص انرژی چندین برابر بیشتر از اتانول ذرتی است.[۵۴][۵۵][۵۶]

مواد خام بالقوه نیز فراوان‌اند. حدود ۴۴٪ از زباله‌های خانگی جهان شامل مواد غذایی و سبزیجات هستند.[۵۷] تنها در ایالات متحده، سالانه حدود ۳۲۳ میلیون تن مواد خام حاوی سلولز که می‌توانند برای تولید اتانول استفاده شوند، دور ریخته می‌شود. این شامل ۳۶٫۸ میلیون تن خشک زباله‌های چوب شهری، ۹۰٫۵ میلیون تن خشک بقایای کارخانجات، ۴۵ میلیون تن خشک بقایای جنگلی، و ۱۵۰٫۷ میلیون تن خشک بقایای ذرت و کاه گندم است.[۵۸]

حتی زمین‌هایی که برای کشاورزی مناسب نیستند می‌توانند برای کشت گیاهان تولیدکننده سلولز مانند چمن‌ترکه استفاده شوند که تولید کافی برای جایگزینی تمام واردات نفت کنونی ایالات متحده را فراهم می‌کند.[۵۹]

کاغذ، مقوا و بسته‌بندی حدود ۱۷٪ از زباله‌های خانگی جهان را تشکیل می‌دهند؛[۵۷] گرچه بخشی از آن بازیافت می‌شود. از آنجا که این محصولات حاوی سلولز هستند، می‌توانند به اتانول سلولزی تبدیل شوند،[۵۸] که این امر از تولید متان، یک گاز گلخانه‌ای نیرومند، در هنگام تجزیه جلوگیری می‌کند.[۶۰]

معایب

معایب کلی

بزرگ‌ترین نقطه‌ضعف کلی سوخت اتانول بازده سوختی کمتر آن نسبت به بنزین است، به‌ویژه هنگام استفاده از اتانول در موتورهایی که برای بنزین با نسبت تراکم پایین طراحی شده‌اند.[۵۰]

معایب اتانول سلولزی نسبت به اتانول ذرت یا نیشکر

عیب اصلی اتانول سلولزی هزینه بالاتر و پیچیدگی فرایند تولید آن است، که مهم‌ترین مانع برای تجاری‌سازی آن بوده است.[۶۱][۶۲]

اقتصاد

با وجود اینکه بازار جهانی اتانول گسترده است (حدود ۱۱۰ میلیارد لیتر در سال ۲۰۱۹)، بخش عمده آن از ذرت یا نیشکرها تولید می‌شود، نه از سلولز.[۶۳] در سال ۲۰۰۷، هزینه تولید اتانول از منابع سلولزی حدود ۲٫۶۵ دلار آمریکا به ازای هر گالن (۰٫۵۸ یورو به ازای هر لیتر) برآورد شد که ۲ تا ۳ برابر گران‌تر از اتانول ذرت بود.[۶۴] با این حال، بازار اتانول سلولزی همچنان کوچک باقی مانده و وابسته به یارانه‌های دولتی است.[۶۲] دولت ایالات متحده در ابتدا اهدافی برای اتانول سلولزی تعیین کرده بود که به‌طور تدریجی از ۱ میلیارد لیتر در سال ۲۰۱۱ به ۶۰ میلیارد لیتر در سال ۲۰۲۲ برسد.[۶۵] اما این اهداف سالانه تقریباً همیشه لغو شدند، زیرا آشکار شد امکان دستیابی به آن‌ها وجود ندارد.[۶۱] بیشتر کارخانه‌های تولید اتانول سلولزی در اوایل دهه ۲۰۱۰ لغو یا رها شدند.[۶۲][۶۶] کارخانه‌هایی که توسط دوپون، جنرال موتورز و بی‌پی ساخته یا تأمین مالی شده بودند، تعطیل یا فروخته شدند.[۶۷] تا سال ۲۰۱۸، تنها یک کارخانه اصلی اتانول سلولزی در آمریکا باقی مانده بود.[۶۲]

برای تولید گسترده، زیست‌توده سلولزی باید با کاربردهای موجود زمین‌های کشاورزی رقابت کند، که عمدتاً برای تولید محصولات کشاورزی است. از ۲٫۲۶ میلیارد ایکر (۹٫۱ میلیون کیلومتر مربع) زمین غیرغرقاب ایالات متحده،[۶۸] ۳۳٪ جنگل، ۲۶٪ مرتع و چمنزار، و ۲۰٪ زمین کشاورزی است. مطالعه‌ای در سال ۲۰۰۵ توسط وزارتخانه‌های انرژی و کشاورزی آمریکا نشان داد که ۱٫۳ میلیارد تن خشک زیست‌توده به‌طور نظری برای تولید اتانول در دسترس است، در حالی که اثرات قابل قبولی بر جنگلداری و کشاورزی حفظ می‌شود.[۶۹]

مقایسه با اتانول ذرت

در حال حاضر، پردازش سلولز به اتانول سخت‌تر و پرهزینه‌تر از ذرت یا نیشکر است. وزارت انرژی ایالات متحده در سال ۲۰۰۷ برآورد کرد که هزینه تولید اتانول سلولزی حدود ۲٫۲۰ دلار به ازای هر گالن است، یعنی ۲ تا ۳ برابر بیشتر از اتانول ذرت. آنزیم‌هایی که بافت دیواره سلولی گیاه را تخریب می‌کنند، حدود ۰٫۴۰ دلار به ازای هر گالن اتانول هزینه دارند، در حالی که برای اتانول ذرت تنها ۰٫۰۳ دلار است.[۶۴] با این وجود، زیست‌توده سلولزی نسبت به ذرت ارزان‌تر تولید می‌شود، زیرا به نهاده‌های کمتری مانند انرژی، کود، علف‌کش نیاز دارد و با فرسایش کمتر خاک و بهبود باروری خاک همراه است. افزون بر این، مواد جامد غیرقابل‌تخمیر و تبدیل‌نشده باقی‌مانده پس از تولید اتانول را می‌توان سوزاند تا سوخت مورد نیاز برای کارکرد کارخانه تبدیل و تولید برق فراهم شود. انرژی مورد استفاده در کارخانه‌های اتانول ذرتی از زغال‌سنگ و گاز طبیعی به‌دست می‌آید. مؤسسه خوداتکایی محلی هزینه تولید اتانول سلولزی در نسل اول کارخانه‌های تجاری را بین ۱٫۹۰ تا ۲٫۲۵ دلار به ازای هر گالن برآورد کرده است (بدون مشوق‌ها). این مقدار با هزینه فعلی ۱٫۲۰ تا ۱٫۵۰ دلار برای هر گالن اتانول ذرتی و قیمت خرده‌فروشی بیش از ۴ دلار برای هر گالن بنزین معمولی (که یارانه داده شده و مشمول مالیات است) مقایسه می‌شود.[۷۰]

مانع هزینه آنزیم

سلولازها و همی‌سلولازها که در تولید اتانول سلولزی استفاده می‌شوند نسبت به همتایان نسل اول خود بسیار گران‌ترند. آنزیم‌های لازم برای تولید اتانول از دانه ذرت بین ۲٫۶۴ تا ۵٫۲۸ دلار آمریکا به‌ازای هر متر مکعب اتانول هزینه دارند، در حالی که برای اتانول سلولزی حدود ۷۹٫۲۵ دلار برآورد شده است، به این معنا که ۲۰ تا ۴۰ برابر گران‌تر هستند.[۷۱] این تفاوت هزینه به مقدار مورد نیاز آنزیم‌ها مربوط می‌شود. خانواده سلولاز بازده بسیار پایین‌تری دارند و بنابراین باید ۴۰ تا ۱۰۰ برابر مقدار بیشتری از آنزیم در فرایند حاضر باشد. برای هر تن زیست‌توده به ۱۵ تا ۲۵ کیلوگرم آنزیم نیاز است.[۷۲] برآوردهای جدیدتر[۷۳] کمترند و نشان می‌دهند که تنها ۱ کیلوگرم آنزیم به ازای هر تن خشک زیست‌توده لازم است. همچنین هزینه سرمایه‌گذاری نسبتاً بالایی برای دوره‌های طولانی انکوباسیون در مخازن آبکافت آنزیمی وجود دارد. در مجموع، آنزیم‌ها ۲۰ تا ۴۰ درصد از هزینه تولید اتانول سلولزی را تشکیل می‌دهند. مقاله‌ای در سال ۲۰۱۶[۷۳] این سهم را بین ۱۳ تا ۳۶ درصد هزینه نقدی برآورد کرده است، که عامل اصلی آن نحوه تولید سلولاز است. اگر سلولاز در خارج از کارخانه تولید شود، تولید آنزیم ۳۶٪ هزینه نقدی را تشکیل می‌دهد؛ برای تولید در یک کارخانه جداگانه، این سهم ۲۹٪ است؛ و برای تولید یکپارچه، ۱۳٪. یکی از مزایای کلیدی تولید یکپارچه این است که زیست‌توده به‌جای گلوکز به‌عنوان محیط رشد آنزیم استفاده می‌شود. زیست‌توده ارزان‌تر است و اتانول سلولزی حاصل را به یک زیست‌سوخت نسل دوم کامل تبدیل می‌کند، یعنی هیچ «خوراکی برای سوخت» مصرف نمی‌شود.

خوراک‌ها

به‌طور کلی دو نوع خوراک وجود دارد: زیست‌توده جنگلی (چوبی) و زیست‌توده کشاورزی. در آمریکا، سالانه حدود ۱٫۴ میلیارد تن خشک زیست‌توده می‌تواند به‌طور پایدار تولید شود. حدود ۳۷۰ میلیون تن یا ۳۰٪ آن زیست‌توده جنگلی است.[۷۴] زیست‌توده جنگلی دارای محتوای سلولز و لیگنین بالاتر و همی‌سلولز و خاکستر کمتر نسبت به زیست‌توده کشاورزی است. به‌دلیل دشواری‌ها و بازده پایین اتانول در تخمیر پیش‌تیمار هیدرولیزات، به‌ویژه آن‌هایی که دارای قندهای پنج‌کربنه زیاد مانند گزیلوز هستند، زیست‌توده جنگلی مزایای قابل‌توجهی نسبت به زیست‌توده کشاورزی دارد. زیست‌توده جنگلی همچنین چگالی بالایی دارد که هزینه حمل‌ونقل را به‌طور چشمگیری کاهش می‌دهد. این نوع زیست‌توده در تمام طول سال برداشت‌شدنی است و نیاز به ذخیره‌سازی بلندمدت را از بین می‌برد. محتوای خاکستر نزدیک به صفر زیست‌توده جنگلی بار مرده حمل‌ونقل و پردازش را به‌طور چشمگیری کاهش می‌دهد. برای رعایت نیازهای تنوع زیستی، زیست‌توده جنگلی در آینده بخش مهمی از تأمین خوراک در اقتصاد زیست‌پایه خواهد بود. با این حال، زیست‌توده جنگلی بسیار مقاوم‌تر از زیست‌توده کشاورزی است. در سال ۲۰۰۹، آزمایشگاه محصولات جنگلی وزارت کشاورزی آمریکا به همراه دانشگاه ویسکانسین-مدیسن فناوری‌هایی کارآمد توسعه دادند[۱۵][۷۵] که می‌توانند بر مقاومت شدید زیست‌توده جنگلی (شامل گونه‌های نرم‌چوبی با محتوای پایین زایلان) غلبه کنند. کشت درختان با چرخه کوتاه‌مدت و فشرده نیز می‌تواند فرصت تقریباً نامحدودی برای تولید زیست‌توده جنگلی فراهم کند.[۷۶]

چیپس چوب حاصل از شاخه‌ها و نوک درختان، خاک‌اره کارگاه‌های اره‌بری، و کاغذ از جمله خوراک‌های زیست‌توده جنگلی برای تولید اتانول سلولزی هستند.[۷۷]

چمن‌ترکه یک گیاه بومی مرغزار بلند است. این گیاه چندساله به‌دلیل مقاومت و رشد سریعش شناخته می‌شود و در ماه‌های گرم به ارتفاع ۲ تا ۶ فوت رشد می‌کند. چمن‌ترکه در بیشتر مناطق آمریکا، از جمله باتلاق‌ها، د

شت‌ها، رودخانه‌ها و حاشیه جاده‌ها و بزرگراه‌های بین‌ایالتی قابل کشت است. این گیاه خودبذرزا است، در برابر بسیاری از آفات و بیماری‌ها مقاوم است و می‌تواند با مصرف کم کود و مواد شیمیایی بازده بالایی داشته باشد. همچنین به خاک ضعیف، سیلاب و خشکسالی مقاوم است، کیفیت خاک را بهبود می‌دهد و به‌دلیل نوع ریشه‌هایش از فرسایش جلوگیری می‌کند.[۷۸]

چمن‌ترکه به‌عنوان یک گیاه پوششی در زمین‌های تحت حفاظت برنامه ذخیره حفاظتی (CRP) فدرال تأیید شده است. CRP برنامه‌ای دولتی است که به کشاورزان برای نکاشت محصولات در زمین‌هایی که پیش‌تر کشت می‌شدند، حق‌الزحمه پرداخت می‌کند. این برنامه فرسایش خاک را کاهش می‌دهد، کیفیت آب را بهبود می‌دهد و زیستگاه حیات‌وحش را افزایش می‌دهد. استفاده از چمن‌ترکه برای تولید زیست‌سوخت در زمین‌های CRP می‌تواند پایداری زیست‌محیطی را افزایش داده و هزینه‌های این برنامه را کاهش دهد، هرچند قوانین CRP باید برای این استفاده اقتصادی اصلاح شوند.[۷۸]

Miscanthus × giganteus نیز خوراکی مناسب برای تولید اتانول سلولزی است. این گونه گیاه بومی آسیا است و یک دورگه عقیم از Miscanthus sinensis و Miscanthus sacchariflorus به‌شمار می‌رود. این گیاه بازده بالایی دارد، ارزان رشد می‌کند و در شرایط آب‌وهوایی متنوعی شکوفا می‌شود. با این حال، به‌دلیل عقیم بودن، به تولیدمثل رویشی نیاز دارد که آن را پرهزینه‌تر می‌سازد.[۷۹]

پیشنهاد شده است که کودزو نیز می‌تواند منبع ارزشمندی برای زیست‌توده باشد.[۸۰]

تجاری‌سازی اتانول سلولزی

تا سال ۲۰۰۸، پژوهش‌های اندکی دربارهٔ تجاری‌سازی اتانول سلولزی منتشر شده بود. هزینه‌های بالاتر تولید نسبت به اتانول نشاسته‌ای یا اتانول نیشکر چالش اصلی بود، زیرا فرآیندهای تبدیل پیچیده‌تر و گران‌تر بودند. به‌ویژه، مرحله پیش‌تیمار و آب‌کافت نیازمند فناوری‌های پرهزینه و مصرف انرژی بالاست.[۸۱]

با این حال، چندین شرکت و دولت‌ها سرمایه‌گذاری‌های بزرگی برای توسعه کارخانه‌های آزمایشی و تجاری انجام دادند. در ایالات متحده، وزارت انرژی ایالات متحده از سال ۲۰۰۷ بیش از یک میلیارد دلار برای یارانه‌دادن به پژوهش و توسعه اتانول سلولزی هزینه کرد.[۸۲]

در اروپا، اتحادیه اروپا و کشورهای عضو پروژه‌های مشترکی را آغاز کردند، از جمله پروژه NILE که هدف آن توسعه فناوری‌های صنعتی برای تولید انبوه بود.[۸۳]

شرکت‌هایی مانند POET, Iogen, Abengoa و DuPont کارخانه‌های پیشرفته‌ای در آمریکا، کانادا و اسپانیا ساختند. با این حال، بسیاری از این پروژه‌ها با چالش‌های اقتصادی روبه‌رو شدند، زیرا قیمت پایین نفت خام و رقابت با اتانول ذرت باعث شد تولید اتانول سلولزی سودآور نباشد.[۸۴]

تا میانه دهه ۲۰۱۰، برخی از این کارخانه‌ها تعطیل شدند یا فعالیتشان کاهش یافت. اما پیشرفت‌های نو در مهندسی ژنتیک، کاهش هزینه‌های آنزیم‌ها و تقاضای فزاینده برای سوخت‌های تجدیدپذیر موجب شد که صنعت همچنان روی اتانول سلولزی به‌عنوان یک منبع آینده‌دار سرمایه‌گذاری کند.[۸۵]

چشم‌انداز آینده

اتانول سلولزی به‌عنوان یکی از سوخت‌های زیستی نسل دوم، ظرفیت زیادی برای جایگزینی بخشی از سوخت‌های فسیلی دارد. مزیت اصلی آن این است که به‌جای رقابت مستقیم با منابع غذایی (مانند ذرت یا نیشکر)، از زیست‌توده‌های غیرخوراکی مثل بقایای کشاورزی، چوب و علف‌های چندساله استفاده می‌کند.[۸۶]

کارشناسان انرژی بر این باورند که ترکیب اتانول سلولزی با اتانول نشاسته‌ای و سایر سوخت‌های زیستی می‌تواند به تنوع‌بخشی در منابع انرژی و کاهش وابستگی به نفت کمک کند. همچنین استفاده از این فناوری می‌تواند میزان انتشار دی‌اکسید کربن و سایر گازهای گلخانه‌ای را کاهش دهد و به تحقق اهداف زیست‌محیطی بین‌المللی یاری رساند.[۸۷]

با وجود این مزایا، چالش‌های فنی و اقتصادی همچنان پابرجاست. کاهش هزینه‌های تولید، افزایش کارایی آنزیم‌ها، توسعه زیرساخت‌های توزیع و حمایت‌های سیاسی از جمله عواملی هستند که آینده این صنعت را تعیین خواهند کرد. اگر این موانع برطرف شوند، اتانول سلولزی می‌تواند تا میانه قرن بیست‌ویکم به یکی از منابع مهم سوخت پایدار در جهان بدل شود.[۸۸]

زیست‌سوخت‌های دیگر

علاوه بر اتانول، پژوهش‌های گسترده‌ای دربارهٔ زیست‌سوخت‌های دیگر از جمله بیودیزل، بیوتانول و سوخت‌های زیستی پیشرفته انجام شده است. بیودیزل معمولاً از روغن‌های گیاهی یا چربی‌های حیوانی تولید می‌شود و می‌تواند به‌طور مستقیم در موتور دیزل مورد استفاده قرار گیرد یا با گازوئیل ترکیب شود.[۸۹]

بیوتانول، که از نظر شیمیایی شباهت زیادی به اتانول دارد، انرژی بیشتری در هر لیتر فراهم می‌کند و با زیرساخت‌های فعلی توزیع سوخت و موتور بنزینی سازگاری بیشتری دارد. برخی از شرکت‌ها به دنبال آن هستند که بیوتانول را جایگزین یا مکمل اتانول در صنعت سوخت‌های زیستی کنند.[۹۰]

سوخت‌های زیستی پیشرفته مانند دی‌متیل‌اتر (DME)، سوخت جلبکی و هیدروژن زیستی نیز به‌عنوان گزینه‌های آینده‌دار مطرح هستند. این سوخت‌ها می‌توانند وابستگی به نفت را بیشتر کاهش دهند و برخی از آن‌ها آلایندگی بسیار کمتری نسبت به سوخت‌های فسیلی دارند. با این حال، بسیاری از آن‌ها هنوز در مراحل تحقیق و توسعه قرار دارند و تجاری‌سازی آن‌ها نیازمند سرمایه‌گذاری و نوآوری‌های فناورانه بیشتر است.[۹۱]

انتقادات و چالش‌ها

با وجود پتانسیل بالای زیست‌سوخت‌ها برای کاهش وابستگی به نفت و کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای، این فناوری‌ها با انتقادات و چالش‌های جدی نیز روبه‌رو هستند. یکی از انتقادهای اصلی این است که تولید سوخت‌های زیستی می‌تواند با تولید مواد غذایی رقابت کند و باعث افزایش قیمت محصولات کشاورزی شود. این موضوع به‌ویژه در مورد اتانول ذرت و بیودیزل روغن سویا مطرح بوده است.[۹۲]

از سوی دیگر، برخی پژوهش‌ها نشان داده‌اند که اگر چرخه کامل تولید زیست‌سوخت‌ها در نظر گرفته شود، از کاشت و برداشت تا فرآوری و حمل‌ونقل، کاهش انتشار کربن نسبت به سوخت‌های فسیلی ممکن است کمتر از حد انتظار باشد یا حتی در برخی موارد منفی شود. به‌ویژه استفاده گسترده از کودها و مصرف انرژی در فرآوری می‌تواند مزایای زیست‌محیطی را کاهش دهد.[۹۳]

از نظر اقتصادی نیز زیست‌سوخت‌ها اغلب نیازمند یارانه‌های دولتی هستند تا بتوانند با قیمت پایین نفت رقابت کنند. بدون این حمایت‌ها، بسیاری از پروژه‌های تولید زیست‌سوخت از نظر مالی پایدار نیستند. این مسئله باعث شده است که سیاست‌های انرژی زیستی به‌شدت به تحولات سیاسی و قیمت جهانی نفت وابسته باشند.[۹۴]

با وجود این انتقادات، بسیاری از کارشناسان معتقدند که با اصلاح سیاست‌ها، نوآوری‌های فناورانه و حرکت به‌سوی نسل‌های پیشرفته‌تر سوخت‌های زیستی، می‌توان بر این چالش‌ها غلبه کرد.

جایگاه در سیاست‌های انرژی جهانی

زیست‌سوخت‌ها به‌ویژه اتانول و بیودیزل، در دو دههٔ اخیر به بخش مهمی از سیاست‌های انرژی بسیاری از کشورها تبدیل شده‌اند. دولت‌ها این سوخت‌ها را ابزاری برای دستیابی به امنیت انرژی، کاهش وابستگی به واردات نفت و مقابله با تغییر اقلیم می‌دانند.[۹۵]

ایالات متحده و برزیل دو تولیدکننده اصلی اتانول در جهان هستند و در مجموع بیش از ۷۰ درصد تولید جهانی را در اختیار دارند. آمریکا عمدتاً از ذرت و برزیل از نیشکر برای تولید اتانول استفاده می‌کنند. اتحادیه اروپا نیز پیشگام توسعه بیودیزل است که بیشتر از کلزا و سویا تولید می‌شود.[۹۶]

سازمان‌های بین‌المللی مانند آژانس بین‌المللی انرژی (IEA) و سازمان خواربار و کشاورزی ملل متحد (FAO) نیز بر نقش زیست‌سوخت‌ها در گذار به انرژی‌های تجدیدپذیر تأکید کرده‌اند. با این حال، آن‌ها هشدار داده‌اند که استفاده گسترده از زیست‌سوخت‌های نسل اول نباید منجر به تخریب جنگل‌ها، کاهش تنوع زیستی یا تهدید امنیت غذایی شود. از این رو، توجه فزاینده‌ای به نسل دوم و سوم زیست‌سوخت‌ها (مانند اتانول سلولزی و سوخت‌های جلبکی) معطوف شده است.[۹۷]

در نتیجه، آینده زیست‌سوخت‌ها در سیاست‌های انرژی جهانی به توانایی کشورها در ایجاد توازن میان توسعه فناوری، حمایت‌های اقتصادی و حفاظت از محیط زیست بستگی دارد.

جستارهای وابسته

منابع

  1. ↑ Ziolkowska JR (2020). "Biofuels technologies: An overview of feedstocks, processes, and technologies". Biofuels for a More Sustainable Future (به انگلیسی). Elsevier. pp. 1–19. doi:10.1016/b978-0-12-815581-3.00001-4. ISBN 978-0-12-815581-3. S2CID 202100623.
  2. ↑ "The pros and cons of biofuels - Cellulosic ethanol". Fortune. Archived from the original on 2016-01-22. Retrieved 2021-05-03.
  3. ↑ Markings S (April 25, 2017). "The Disadvantages of Cellulose Biofuel". Sciencing (به انگلیسی). Archived from the original on 2017-03-13. Retrieved 2021-05-03.
  4. ↑ Wang M (September 2005). Updated Energy and Greenhouse Gas Emissions Results of Fuel Ethanol (PDF). The 15th International Symposium on Alcohol Fuels. San Diego, CA. Archived from the original (PDF) on 2013-02-16. Retrieved 2013-03-02.
  5. ↑ "Clean cars, cool fuels". Environment California. 5 (2). 2007. Archived from the original on 2007-11-03. Retrieved 2007-11-28.
  6. ↑ National Research Council of the National Academies (2011), Renewable Fuel Standard: Potential Economic and Environmental Effects of U.S. Biofuel Policy, Washington, D.C.: The National Academies Press, p. 3 of "Summary", doi:10.17226/13105, ISBN 978-0-309-18751-0
  7. ↑ Wald ML (January 25, 2013). "Court Overturns E.P.A.'s Biofuels Mandate". The New York Times. Retrieved January 26, 2013. wishful thinking rather than realistic estimates
  8. ↑ Somma D, Lobkowicz H, Deason JP (2010). "Growing America's fuel: an analysis of corn and cellulosic ethanol feasibility in the United States" (PDF). Clean Techn Environ Policy. 12 (4): 373–380. Bibcode:2010CTEP...12..373S. doi:10.1007/s10098-009-0234-3. S2CID 111303200.
  9. ↑ Braconnot H (1819). "Verwandlungen des Holzstoffs mittelst Schwefelsäure in Gummi, Zucker und eine eigne Säure, und mittelst Kali in Ulmin". Annalen der Physik. 63 (12): 348. Bibcode:1819AnP....63..347B. doi:10.1002/andp.18190631202.
  10. ↑ Solomon BD, Barnes JR, Halvorsen KE (June 2007). "Grain and cellulosic ethanol: History, economics, and energy policy". Biomass and Bioenergy. 31 (6): 416–425. Bibcode:2007BmBe...31..416S. doi:10.1016/j.biombioe.2007.01.023.
  11. ↑ Saeman JF (1945). "Kinetics of wood saccharification: Hydrolysis of cellulose and decomposition of sugars in dilute acid at high temperature". Industrial and Engineering Chemistry. 37 (1): 43–52. doi:10.1021/ie50421a009.
  12. ↑ Harris EE, Beglinger E, Hajny GJ, Sherrard EC (1945). "Hydrolysis of Wood: Treatment with Sulfuric Acid in a stationary digester". Industrial and Engineering Chemistry. 37 (1): 12–23. doi:10.1021/ie50421a005.
  13. ↑ Conner AH, Lorenz LF (1986). "Kinetic modeling of hardwood prehydrolysis. Part III. Water and dilute acetic acid Prehydrolysis of southern red oak" (PDF). Wood and Fiber Science. 18 (2): 248–263. Archived from the original (PDF) on 2021-05-04. Retrieved 2021-05-04.
  14. ↑ Katzen R, Schell DJ (2006). "Lignocellulosic feedstock Biorefinery: History and Plant Development for Biomass Hydrolysis". In Kamm B, Gruber PR, Kamm M (eds.). Biorefineries - Industrial processes and Products. Vol. 1. Weinheim: Wiley-VCH. pp. 129–138. doi:10.1002/9783527619849.ch6. ISBN 978-3-527-61984-9.
  15. 1 2 3 Zhu JY, Pan XJ, Wang GS, Gleisner R (April 2009). "Sulfite pretreatment (SPORL) for robust enzymatic saccharification of spruce and red pine". Bioresource Technology. 100 (8): 2411–8. Bibcode:2009BiTec.100.2411Z. doi:10.1016/j.biortech.2008.10.057. PMID 19119005.
  16. ↑ Lammers D (2007-03-04). "Gasification may be key to U.S. Ethanol". CBS News. Archived from the original on 2007-11-22. Retrieved 2007-11-28.
  17. 1 2 Amezcua-Allieri MA, Sánchez Durán T, Aburto J (2017). "Study of Chemical and Enzymatic Hydrolysis of Cellulosic Material to Obtain Fermentable Sugars". Journal of Chemistry (به انگلیسی). 2017: 1–9. doi:10.1155/2017/5680105. ISSN 2090-9063.
  18. ↑ Galazka JM, Tian C, Beeson WT, Martinez B, Glass NL, Cate JH (October 2010). "Cellodextrin transport in yeast for improved biofuel production". Science. 330 (6000): 84–6. Bibcode:2010Sci...330...84G. doi:10.1126/science.1192838. PMID 20829451. S2CID 20444539.
  19. ↑ Mosier N, Wyman C, Dale BE, Elander R, Lee YY, Holtzapple M, Ladisch M (2005). "Features of promising technologies for pretreatment of lignocellulosic biomass". Bioresour Technol. 96 (6): 673–686. Bibcode:2005BiTec..96..673M. doi:10.1016/j.biortech.2004.06.025. PMID 15588770. S2CID 6661080.
  20. ↑ Depolymerization
  21. ↑ Taylor MJ, Alabdrabalameer HA, Skoulou V (2019-06-30). "Choosing Physical, Physicochemical and Chemical Methods of Pre-Treating Lignocellulosic Wastes to Repurpose into Solid Fuels". Sustainability (به انگلیسی). 11 (13): 3604. doi:10.3390/su11133604. ISSN 2071-1050.
  22. ↑ Iakovlev M, van Heiningen A (2012). "Efficient fractionation of spruce by SO2-Ethanol-Water (SEW) treatment: closed mass balances for carbohydrates and sulfur". ChemSusChem. 5 (8): 1625–1637. Bibcode:2012ChSCh...5.1625I. doi:10.1002/cssc.201100600. PMID 22740146.
  23. ↑ Klinke HB, Thomsen AB, Ahring BK (2004). "Inhibition of ethanol-producing yeast and bacteria by degradation products produced during pre-treatment of biomass". Appl Microbiol Biotechnol. 66 (1): 10–26. doi:10.1007/s00253-004-1642-2. PMID 15300416. S2CID 41941145.
  24. ↑ Olsson L, Hahn-Hägerdal B (1996). "Fermentation of lignocellulosic hydrolysates for ethanol fermentation". Enzyme Microb Technol. 18: 312–331. doi:10.1016/0141-0229(95)00157-3.
  25. ↑ Palmqvist E, Hahn-Hägerdal B (2000). "Fermentation of lignocellulosic hydrolysates. I. Inhibition and deoxification". Bioresour Technol. 74 (1): 17–24. Bibcode:2000BiTec..74...17P. doi:10.1016/s0960-8524(99)00160-1.
  26. 1 2 Lynd LR (1996). "Overview and evaluation of fuel ethanol from cellulosic biomass: technology, economics, the environment, and policy". Annual Review of Energy and the Environment. 21: 403–465. doi:10.1146/annurev.energy.21.1.403.
  27. ↑ Macfarlane AL, Farid MM, Chen JJ (2010). Organosolv delignification of willow. Lambert Academic Press. ISBN 978-3-8383-9155-7.
  28. ↑ Iakovlev M (2011). [9789526043142/ISBN 9789526043142.pdf(http://lib.tkk.fi/Diss/2011/ISBN 9789526043142/ISBN 9789526043142.pdf) SO2-Ethanol-Water Fractionation of Lignocellulosics] (Ph.D. thesis). Aalto University, Finland. {{cite thesis}}: Check |url= value (help)
  29. ↑ US patent 8030039, Retsina T, Pylkkanen V, "Method for the production of fermentable sugars and cellulose from lignocellulosic material", published 2011-10-04, assigned to American Process, Inc.
  30. ↑ Boullanger E (1924). [(http://journeytoforever.org/biofuel_library/wood_alcohol.html) Distillerie Agricole et Industrielle] [Wood Alcohol] (به فرانسوی). Translated by Marc de Piolenc F. Paris: Ballière. {{cite book}}: Check |url= value (help)
  31. ↑ Perry A (9 April 2010). [(https://www.ars.usda.gov/news-events/news/research-news/2010/cellulosic-ethanol-expanding-options-identifying-obstacles/) "Cellulosic Ethanol: Expanding Options, Identifying Obstacles"]. Agricultural Research Service (ARS). U.S. Department of Agriculture. {{cite web}}: Check |url= value (help)
  32. ↑ Dashtban M, Schraft H, Qin W (September 2009). "Fungal bioconversion of lignocellulosic residues; opportunities & perspectives". International Journal of Biological Sciences. 5 (6): 578–95. doi:10.7150/ijbs.5.578. PMC 2748470. PMID 19774110.
  33. ↑ [(https://web.archive.org/web/20060203050630/http://www.iogen.ca/cellulose_ethanol/what_is_ethanol/process.html) "Iogen technology makes it possible (process overview)"]. Iogen Corp. 2005. Archived from [(http://www.iogen.ca/cellulose_ethanol/what_is_ethanol/process.html) the original] on 2006-02-03. Retrieved 2007-11-28. {{cite web}}: Check |archive-url= value (help); Check |url= value (help)
  34. ↑ [(http://phx.corporate-ir.net/phoenix.zhtml?c=82712&p=irol-newsArticle&t=Regular&id=951516) "Sunopta updates current cellulosic ethanol projects"]. Sunopta press release. 2007. {{cite web}}: Check |url= value (help)
  35. ↑ Jeffries TW, Jin YS (2004). "Metabolic engineering for improved fermentation of pentoses by yeasts". Appl Microbiol Biotechnol. 63 (5): 495–509. doi:10.1007/s00253-003-1450-0. PMID 14595523. S2CID 26069067.
  36. ↑ McMillan JD (January 1993). [(https://www.nrel.gov/docs/legosti/old/4944.pdf) "Xylose Fermentation to Ethanol: A Review"]. National Renewable Energy Laboratory. U.S. Department of Energy. {{cite web}}: Check |url= value (help)
  37. ↑ Brat D, Boles E, Wiedemann B (2009). "Functional expression of a bacterial xylose isomerase in Saccharomyces cerevisiae". Appl. Environ. Microbiol. 75 (8): 2304–2311. Bibcode:2009ApEnM..75.2304B. doi:10.1128/AEM.02522-08. PMC 2675233. PMID 19218403.
  38. ↑ Ohgren K, Bengtsson O, Gorwa-Grauslund MF, Galbe M, Hahn-Hagerdal B, Zacchi G (2006). "Simultaneous saccharification and co-fermentation of glucose and xylose in steam-pretreated corn stover at high fiber content with Saccharomyces cerevisiae TMB3400". J Biotechnol. 126 (4): 488–98. doi:10.1016/j.jbiotec.2006.05.001. PMID 16828190.
  39. ↑ Becker J, Boles E (2003). "A modified Saccharomyces cerevisiae strain that consumes L-Arabinose and produces ethanol". Appl Environ Microbiol. 69 (7): 4144–50. Bibcode:2003ApEnM..69.4144B. doi:10.1128/AEM.69.7.4144-4150.2003. PMC 165137. PMID 12839792.
  40. ↑ Karhumaa K, Wiedemann B, Hahn-Hägerdal B, Boles E, Gorwa-Grauslund MF (April 2006). "Co-utilization of L-arabinose and D-xylose by laboratory and industrial Saccharomyces cerevisiae strains". Microbial Cell Factories. 5: 18. doi:10.1186/1475-2859-5-18. PMC 1459190. PMID 16606456.
  41. ↑ [(http://www.rochester.edu/news/show.php?id=2803) "Genome Sequencing Reveals Key to Viable Ethanol Production"]. University of Rochester Press Release. 2 March 2007. {{cite web}}: Check |url= value (help)
  42. ↑ [(https://web.archive.org/web/20060421183908/http://www.brienergy.com/index.html) "Providing for a Sustainable Energy Future by producing clean RENEWABLE liquid energy and green power"]. Bioengineering Resources Inc. Archived from [(http://www.brienergy.com/index.html) the original] on 2006-04-21. Retrieved 2007-11-28. {{cite web}}: Check |archive-url= value (help); Check |url= value (help)
  43. ↑ Rajagopalan S, Datar R, Lewis RS (2002). "Formation of Ethanol from Carbon Monoxide via New Microbial Catalyst". Biomass & Energy. 23 (6): 487–493. Bibcode:2002BmBe...23..487R. doi:10.1016/s0961-9534(02)00071-5.
  44. ↑ [(https://web.archive.org/web/20071212011334/http://www.powerenergy.com/) "Power Energy Fuels Homepage"]. Enerkem. Power Energy Fuels, Inc. Archived from [(http://www.powerenergy.com/) the original] on 2007-12-12. Retrieved 2007-11-28. {{cite web}}: Check |archive-url= value (help); Check |url= value (help)
  45. ↑ [(https://web.archive.org/web/20110806232704/http://www.enerkem.com/en/our-locations/plants/westbury-quebec-canada.html) "Westbury, Quebec"]. Archived from [(http://www.enerkem.com/en/our-locations/plants/westbury-quebec-canada.html) the original] on 2011-08-06. Retrieved 2011-07-27. {{cite web}}: Check |archive-url= value (help); Check |url= value (help)
  46. 1 2 Sakamoto T, Hasunuma T, Hori Y, Yamada R, Kondo A (April 2012). "Direct ethanol production from hemicellulosic materials of rice straw by use of an engineered yeast strain codisplaying three types of hemicellulolytic enzymes on the surface of xylose-utilizing Saccharomyces cerevisiae cells". Journal of Biotechnology. 158 (4): 203–10. doi:10.1016/j.jbiotec.2011.06.025. PMID 21741417.
  47. ↑ Demain AL, Newcomb M, Wu JH (March 2005). "Cellulase, clostridia, and ethanol". Microbiology and Molecular Biology Reviews. 69 (1): 124–54. doi:10.1128/MMBR.69.1.124-154.2005. PMC 1082790. PMID 15755956.
  48. ↑ [(http://www.afdc.energy.gov/fuels/ethanol_benefits.html) "Ethanol Benefits and Considerations"]. Alternative Fuels Data Center. {{cite web}}: Check |url= value (help)
  49. ↑ ["Alternative Fuels Data Center: Ethanol Benefits and Considerations". afdc.energy.gov. US) Department of Energy. [(https://web.archive.org/web/20120718003935/http://www.afdc.energy.gov:80/fuels/ethanol_benefits.html) Archived] from the original on 2012-07-18. Retrieved 2021-05-03. {{cite web}}: Check |archive-url= value (help); Check |url= value (help)
  50. 1 2 Beck K (November 2019). ["Advantages & Disadvantages of Ethanol Biofuel". Sciencing (به انگلیسی). Archived from the original on 2017-04-01. Retrieved 2021-05-03. {{cite web}}: Check |url= value (help)
  51. ↑ Montenegro M (5 December 2006). [(http://grist.org/article/montenegro/) "The numbers behind ethanol, cellulosic ethanol, and biodiesel in the U.S."] Grist. {{cite web}}: Check |url= value (help)
  52. ↑ Nelson R (2007). "Cellulosic ethanol: bioethanol in Kansas" (PDF). Archived from [the original (PDF) on 2008-09-10. Retrieved 2007-12-09. {{cite web}}: Check |url= value (help)](http://kec.kansas.gov/reports/Cellulosic_Ethanol_FINAL.pdf%7Curl-status=dead%7Carchive-url=https://web.archive.org/web/20080910051624/http://kec.kansas.gov/reports/Cellulosic_Ethanol_FINAL.pdf%7Carchive-date=2008-09-10%7Caccess-date=2007-12-09}})
  53. ↑ Rice CW (2002). ["Storing Carbon in Soil: Why and How?". Retrieved 2008-11-10. {{cite web}}: Check |url= value (help)](http://www.geotimes.org/jan02/feature_carbon.html%7Caccess-date=2008-11-10}})
  54. ↑ Farrell AE, Plevin RJ, Turner BT, Jones AD, O'Hare M, Kammen DM (January 2006). "Ethanol can contribute to energy and environmental goals". Science. 311 (5760): 506–8. Bibcode:2006Sci...311..506F. doi:10.1126/science.1121416. PMID 16439656. S2CID 16061891.
  55. ↑ Crutzen, PJ, Mosier AR, Smith KA, Winiwarter W (2008). [(http://www.atmos-chem-phys.org/8/389/2008/acp-8-389-2008.pdf) "Nitrous oxide release from agro-biofuel production negates global warming reduction by replacing fossil fuels"]. Atmospheric Chemistry and Physics. 8 (2): 389–395. doi:10.5194/acp-8-389-2008. {{cite journal}}: Check |url= value (help)
  56. ↑ Solomon BD, Barnes JR, Halvorson KE (2007). "History, economics, and energy policy". Biomass Bioenergy. 31 (6): 416–425. Bibcode:2007BmBe...31..416S. doi:10.1016/j.biombioe.2007.01.023.
  57. 1 2 {{cite web|title=Trends in Solid Waste Management|url=[[گروه(https://datatopics.worldbank.org/what-a-waste/trends_in_solid_waste_management.html%7Curl-status=live%7Caccess-date=2021-05-04%7Cwebsite=گروه) بانک جهانی|archive-url=(https://web.archive.org/web/20180925220225/http://datatopics.worldbank.org:80/what-a-waste/trends_in_solid_waste_management.html) |archive-date=2018-09-25}}
  58. 1 2 Walsh M (10 April 2000). [(https://web.archive.org/web/20080209194101/http://bioenergy.ornl.gov/papers/misc/resource_estimates.html) "Biomass Resource Estimates"]. Oak Ridge, TN: Oak Ridge National Laboratory. Archived from [(http://bioenergy.ornl.gov/papers/misc/resource_estimates.html) the original] on 2008-02-09. {{cite web}}: Check |archive-url= value (help); Check |url= value (help)
  59. ↑ [(https://web.archive.org/web/20080111050405/http://www.planetark.com/dailynewsstory.cfm/newsid/46338/story.htm) "Switchgrass Fuel Yields Bountiful Energy: Study"]. رویترز. January 10, 2008. Archived from the original on January 11, 2008. Retrieved 2008-02-12. {{cite news}}: Check |archive-url= value (help)نگهداری یادکرد:پیوند نامناسب (link)
  60. ↑ McKibben B (October 2007). [(https://ontd-political.livejournal.com/23729.html) "Carbon's New Math"]. نشنال جئوگرافیک. {{cite web}}: Check |url= value (help)
  61. 1 2 Loyola M (2019-11-23). ["Stop the Ethanol Madness". The) Atlantic (به انگلیسی). Retrieved 2021-05-03. {{cite web}}: Check |url= value (help)
  62. 1 2 3 4 Rapier R. ["Cellulosic Ethanol Falling Far Short Of The Hype". Forbes (به انگلیسی). Retrieved 2021-05-03. {{cite web}}: Check |url= value (help)](https://www.forbes.com/sites/rrapier/2018/02/11/cellulosic-ethanol-falling-far-short-of-the-hype/%7Caccess-date=2021-05-03%7Cwebsite=Forbes%7Clanguage=en}})
  63. ↑ ["Alternative Fuels Data Center: Maps and Data - Global Ethanol Production". afdc.energy.gov. US) Department of Energy. May 2020. [(https://web.archive.org/web/20130919052713/http://www.afdc.energy.gov:80/data/10331) Archived] from the original on 2013-09-19. Retrieved 2021-05-03. {{cite web}}: Check |archive-url= value (help); Check |url= value (help)
  64. 1 2 Osborne S (November 2007). [(https://www.trade.gov/sites/default/files/2020-12/Energy%20in%202020_Assessing%20the%20Economic%20Effects%20of%20Commercialization%20of%20Cellulosic%20Ethanol.pdf) "Energy in 2020: Assessing the Economic Effects of Commercialization of Cellulosic Ethanol"]. US Department of Commerce. Retrieved 2021-05-03. {{cite news}}: Check |url= value (help)
  65. ↑ Orcutt M (9 May 2012). [(https://web.archive.org/web/20140429222808/http://www.technologyreview.com/news/427874/us-will-be-hard-pressed-to-meet-its-biofuel-mandates/) "U.S. Will Be Hard-Pressed to Meet Its Biofuel Mandates"]. MIT Technology Review. Archived from [(http://www.technologyreview.com/news/427874/us-will-be-hard-pressed-to-meet-its-biofuel-mandates/) the original] on 29 April 2014. {{cite web}}: Check |archive-url= value (help); Check |url= value (help)
  66. ↑ Bullis K (November 2012). ["BP Plant Cancellation Darkens Cellulosic Ethanol's Future". MIT) Technology Review (به انگلیسی). [(https://web.archive.org/web/20200812072458/https://www.technologyreview.com/2012/11/02/181923/bp-plant-cancellation-darkens-cellulosic-ethanols-future/) Archived] from the original on 2020-08-12. Retrieved 2021-05-03. {{cite web}}: Check |archive-url= value (help); Check |url= value (help)
  67. ↑ Mayer A (2018-01-02). ["Cellulosic Ethanol Push Stalls In The Midwest Amid Financial, Technical Challenges". KCUR) 89.3 - NPR in Kansas City. Local news, entertainment and podcasts. (به انگلیسی). [(https://web.archive.org/web/20201203175141/https://www.kcur.org/agriculture/2018-01-02/cellulosic-ethanol-push-stalls-in-the-midwest-amid-financial-technical-challenges) Archived] from the original on 2020-12-03. Retrieved 2021-05-03. {{cite web}}: Check |archive-url= value (help); Check |url= value (help)
  68. ↑ The World Fact Book, [www.cia.org](http://www.cia.org), 01 May 2008
  69. ↑ "Cellulosic Ethanol: Benefits and Challenges. Genomics: GTL". U.S). Department of Energy Office of Science. 2007. Archived from [the original on 2007-12-21. Retrieved 2007-12-09. {{cite web}}: Check |url= value (help)
  70. ↑ "Cellulosic ethanol: fuel of the future?" (PDF). ILSR) Daily. 2007. Archived from [the original (PDF) on 2006-09-27. {{cite web}}: Check |url= value (help)
  71. ↑ Sainz MB (June 2009). "Commercial cellulosic ethanol: the role of plant-expressed enzymes". In Vitro Cellular & Developmental Biology - Plant. 45 (3): 314–29. doi:10.1007/s11627-009-9210-1. S2CID 23080785.
  72. ↑ Yang B, Wyman CE (2007). "Pretreatment: the key to unlocking low-cost cellulosic ethanol". Biofuels, Bioproducts and Biorefining. 2 (1): 26–40. doi:10.1002/bbb.49. S2CID 9015244.
  73. 1 2 Johnson E (18 Feb 2016). "Integrated enzyme production lowers the cost of cellulosic ethanol". Biofuels, Bioproducts and Biorefining. 10 (2): 164–174. doi:10.1002/bbb.1634.
  74. ↑ Perlack RD (2005). Biomass as feedstock for a bioenergy and bioproducts Industry: the technical feasibility of a billion-ton annual supply. Oak Ridge National Laboratory Report ORNL/TM-2005/66 (Report). Oak Ridge, TN: US Department of Energy.
  75. ↑ Wang GS, Pan XJ, Zhu JY, Gleisner R, Rockwood D (2009). "Sulfite pretreatment to overcome recalcitrance of lignocellulose (SPORL) for robust enzymatic saccharification of hardwoods". Biotechnology Progress. 25 (4): 1086–93. doi:10.1002/btpr.206. PMID 19551888. S2CID 18328577.
  76. ↑ Foody BE, Foody KJ (1991). "Development of an integrated system for producing ethanol from biomass.". In Klass DL (ed.). Energy from Biomass and Waste. Chicago: Institute of Gas Technology. pp. 1225–1243.
  77. ↑ Patel P (9 September 2008). [(https://web.archive.org/web/20110608002312/http://www.technologyreview.com/Energy/21347/?nlid=1325) "Better Bug to Make Cellulosic Ethanol: A new strain of bacteria could make cellulosic ethanol cheaper"]. MIT Technology Review. Archived from [(http://www.technologyreview.com/Energy/21347/?nlid=1325) the original] on 8 June 2011. {{cite web}}: Check |archive-url= value (help); Check |url= value (help)
  78. 1 2 Rinehart L (2006). [(https://web.archive.org/web/20070715192013/http://attra.ncat.org/attra-pub/PDF/switchgrass.pdf#xml=http://search.ncat.org/texis/search/pdfhi.txt?query=Rinehart&pr=ATTRAv2&prox=page&rorder=500&rprox=500&rdfreq=500&rwfreq=500&rlead=500&rdepth=0&sufs=0&order=r&cq=&id=4770e3036d) "Switchgrass as a Bioenergy Crop. National Sustainable Agriculture Information Service"] (PDF). Archived from [(http://attra.ncat.org/attra-pub/PDF/switchgrass.pdf#xml=http://search.ncat.org/texis/search/pdfhi.txt?query=Rinehart&pr=ATTRAv2&prox=page&rorder=500&rprox=500&rdfreq=500&rwfreq=500&rlead=500&rdepth=0&sufs=0&order=r&cq=&id=4770e3036d) the original] (PDF) on 2007-07-15. Retrieved 2007-12-10. {{cite web}}: Check |archive-url= value (help); Check |url= value (help)
  79. ↑ Christian DG, Riche AB, Yates NE (November 2008). "Growth, yield and mineral content of Miscanthus×giganteus grown as a biofuel for 14 successive harvests". Industrial Crops and Products (به انگلیسی). 28 (3): 320–327. doi:10.1016/j.indcrop.2008.02.009.
  80. ↑ Lugar RG, Woolsey RJ (1999). "The New Petroleum". Foreign Affairs. 78 (1): 88–102. doi:10.2307/20020241. JSTOR 20020241.
  81. ↑ [(https://www.scientificamerican.com/article/cellulosic-ethanol-biofuel/) "Cellulosic Ethanol: Biofuel Beyond Corn"]. Scientific American. 2008-04-28. {{cite web}}: Check |url= value (help)
  82. ↑ [(https://www.energy.gov/articles/doe-announces-385-million-funding-six-cellulosic-ethanol-projects) "DOE Announces $385 Million in Funding for Six Cellulosic Ethanol Projects"]. U.S. Department of Energy. 28 February 2007. {{cite web}}: Check |url= value (help)
  83. ↑ [(https://web.archive.org/web/20081204052313/http://www.nile-bioethanol.org/) "NILE Project"]. European Commission. Archived from [(http://www.nile-bioethanol.org/) the original] on 2008-12-04. Retrieved 2025-08-20. {{cite web}}: Check |archive-url= value (help); Check |url= value (help)
  84. ↑ ["Cellulosic Ethanol Faces Cost Challenges". The New York Times. 2009-05-07. {{cite news}}: Check |url= value (help)](https://www.nytimes.com/2009/05/08/business/energy-environment/08biofuel.html}})
  85. ↑ Sims R, Taylor M, Saddler J, Mabee W (2008). [(https://www.ieabioenergy.com/wp-content/uploads/2008/02/From-1st-to-2nd-Generation-Biofuel-Technologies.pdf) "From 1st to 2nd Generation Biofuel Technologies"]. International Energy Agency. {{cite journal}}: Check |url= value (help)
  86. ↑ Hahn-Hägerdal B, Galbe M, Gorwa-Grauslund MF, Lidén G, Zacchi G (2006). "Bio-ethanol – the fuel of tomorrow from the residues of today". Trends in Biotechnology. 24 (12): 549–556. doi:10.1016/j.tibtech.2006.10.004. PMID 17050014.
  87. ↑ [(https://www.nrdc.org/resources/potential-cellulosic-ethanol) "The Potential of Cellulosic Ethanol"]. Natural Resources Defense Council. Retrieved 2025-08-20. {{cite web}}: Check |url= value (help)
  88. ↑ Worldwatch Institute (2007). Biofuels for Transport: Global Potential and Implications for Energy and Agriculture. Earthscan. ISBN 978-1-84407-422-8. {{cite book}}: Vancouver style error: name in name 1 (help)
  89. ↑ [(https://afdc.energy.gov/fuels/biodiesel_basics.html) "Biodiesel Basics"]. U.S. Department of Energy. Retrieved 2025-08-20. {{cite web}}: Check |url= value (help)
  90. ↑ Dürre P (2007). "Biobutanol: an attractive biofuel". Biotechnology Journal. 2 (12): 1525–1534. doi:10.1002/biot.200700168. PMID 18081043.
  91. ↑ Lee, James W., ed. (2013). Advanced Biofuels and Bioproducts. Springer. ISBN 978-1-4614-3347-0. {{cite book}}: Check |isbn= value: checksum (help)
  92. ↑ [(https://www.nytimes.com/2008/04/15/business/worldbusiness/15biofuels.html) "Food vs. Fuel Debate Heats Up"]. The New York Times. 2008-04-15. {{cite news}}: Check |url= value (help)
  93. ↑ Searchinger T, Heimlich R, Houghton RA, Dong F, Elobeid A, Fabiosa J, Tokgoz S, Hayes D, Yu TH (2008). "Use of U.S. croplands for biofuels increases greenhouse gases through emissions from land-use change". Science. 319 (5867): 1238–1240. doi:10.1126/science.1151861. PMID 18258860.
  94. ↑ [(https://www.cfr.org/backgrounder/cost-biofuels) "The Cost of Biofuels"]. Council on Foreign Relations. 2010-05-27. {{cite web}}: Check |url= value (help)
  95. ↑ Pimentel, David, ed. (2008). Biofuels, Solar and Wind as Renewable Energy Systems. Springer. ISBN 978-1-4020-8653-3.
  96. ↑ [(https://ethanolrfa.org/statistics/annual-ethanol-production) "Global Ethanol Production"]. Renewable Fuels Association. Retrieved 2025-08-20. {{cite web}}: Check |url= value (help)
  97. ↑ Chum H, Faaij A, Moreira J, Berndes G, Dhamija P, Dong H, Gabrielle B, Goss Eng A, Lucht W, Mapako M, Masera O, McIntyre T, Minowa T, Pingoud K (2011). ["Bioenergy" (PDF). IPCC Special Report on Renewable Energy Sources and Climate Change Mitigation. {{cite journal}}: Check |url= value (help)](https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/03/Chapter-2-Bioenergy-1.pdf}})
This article is issued from ویکی‌پدیا. The text is available under Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 unless otherwise noted. Additional terms may apply for the media files.