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Bioethanol production from corn stover residues. Process design and Life Cycle Assessment; Bioetanolo da resuidui della lavorazione del mais: process design e analisi del ciclo di vita

Abstract

In this report, the mass and energy balance along with a land-to-wheel Life Cycle Assessment (LCA) is described for a corn stover-to-ethanol industrial process assumed to consist of the main technologies being researched at ENEA TRISAIA: pretreatment by steam explosion and enzymatic hydrolysis. The modelled plant has a processing capacity of 60kt/y (dimensioned on realistic supplying basins of residues in Italy); biomass is pre-treated by acid catalyzed-steam explosion; cellulose and hemicelluloses are hydrolyzed and separately fermented; enzymes are on-site produced. The main target was to minimize the consumption of fresh water, enzymes and energy. The results indicate that the production of 1kg bio ethanol (95.4 wt%) requires 3.5 kg biomass dry matter and produces an energy surplus up to 740 Wh. The main purpose of the LCA analysis was to assess the environmental impact of the entire life cycle from the bio ethanol production up to its end-use as E10 blended gasoline. Boustead Model was used as tool to compile the life cycle inventory. The results obtained and discussed in this reports suffer of some limitations deriving from the following main points: some process yields have been extrapolated according to optimistic development scenarios; the energy and steam recovery could be  More>>
Authors:
De Bari, I; Dinnino, G; Braccio, G [1] 
  1. Dipartimento Tecnologie per l'Energia, Fonti Rinnovabili e Risparmio Energetico, ENEA, Centro Ricerche Trisaia, Matera (Italy)
Publication Date:
Jul 01, 2008
Product Type:
Technical Report
Report Number:
ENEA-TR-TER-2008/41
Subject:
10 SYNTHETIC FUELS; CELLULOSE; ENVIRONMENTAL IMPACTS; ETHANOL; ETHANOL FUELS; LIFE CYCLE ASSESSMENT; SYNTHETIC FUELS
OSTI ID:
21225371
Research Organizations:
ENEA, Rome (Italy)
Country of Origin:
Italy
Language:
Italian
Other Identifying Numbers:
Other: ISSN 0393-3016; TRN: IT0900578091804
Availability:
Available from INIS in electronic form
Submitting Site:
INIS
Size:
127 pages
Announcement Date:
Nov 25, 2009

Citation Formats

De Bari, I, Dinnino, G, and Braccio, G. Bioethanol production from corn stover residues. Process design and Life Cycle Assessment; Bioetanolo da resuidui della lavorazione del mais: process design e analisi del ciclo di vita. Italy: N. p., 2008. Web.
De Bari, I, Dinnino, G, & Braccio, G. Bioethanol production from corn stover residues. Process design and Life Cycle Assessment; Bioetanolo da resuidui della lavorazione del mais: process design e analisi del ciclo di vita. Italy.
De Bari, I, Dinnino, G, and Braccio, G. 2008. "Bioethanol production from corn stover residues. Process design and Life Cycle Assessment; Bioetanolo da resuidui della lavorazione del mais: process design e analisi del ciclo di vita." Italy.
@misc{etde_21225371,
title = {Bioethanol production from corn stover residues. Process design and Life Cycle Assessment; Bioetanolo da resuidui della lavorazione del mais: process design e analisi del ciclo di vita}
author = {De Bari, I, Dinnino, G, and Braccio, G}
abstractNote = {In this report, the mass and energy balance along with a land-to-wheel Life Cycle Assessment (LCA) is described for a corn stover-to-ethanol industrial process assumed to consist of the main technologies being researched at ENEA TRISAIA: pretreatment by steam explosion and enzymatic hydrolysis. The modelled plant has a processing capacity of 60kt/y (dimensioned on realistic supplying basins of residues in Italy); biomass is pre-treated by acid catalyzed-steam explosion; cellulose and hemicelluloses are hydrolyzed and separately fermented; enzymes are on-site produced. The main target was to minimize the consumption of fresh water, enzymes and energy. The results indicate that the production of 1kg bio ethanol (95.4 wt%) requires 3.5 kg biomass dry matter and produces an energy surplus up to 740 Wh. The main purpose of the LCA analysis was to assess the environmental impact of the entire life cycle from the bio ethanol production up to its end-use as E10 blended gasoline. Boustead Model was used as tool to compile the life cycle inventory. The results obtained and discussed in this reports suffer of some limitations deriving from the following main points: some process yields have been extrapolated according to optimistic development scenarios; the energy and steam recovery could be lower than that projected because of lacks in the real systems; water recycle could be limited by the yeast tolerance toward the potential accumulation of toxic compounds. Nevertheless, the detailed process analysis here provided has its usefulness in: showing the challenging targets (even if they are ambitious) to bet on to make the integrated process feasible; driving the choice of the most suitable technologies to bypass some process bottlenecks. [Italian] Questo rapporto illustra il bilancio di massa e di energia insieme alla valutazione del Ciclo di vita (LCA) per un processo industriale di produzione di bioetanolo da residui di mais costituito dalle principali tecnologie studiate nel centro ENEA di Trisaia: il pretrattamento a base di steam explosion e l'idrolisi enzimatica. L'impianto modellato ha una capacita di 60kt/a (dimensionato su bacini di approvvigionamento realistici in Italia); la biomassa e pretrattata con processo di steam explosion acido-catalizzato; la cellulosa e l'emicellulosa sono idrolizzate e fermentate separatamente; gli enzimi sono prodotti in situ. L'obiettivo principale e stato la minimizzazione del consumo di acqua di rete, di enzimi e di energia. I risultati indicano che la produzione di 1 kg di etanolo (95.4% in peso) richiede 3.5 kg di biomassa su base secca e produce un surplus di energia fino a 740 Wh. L'obiettivo principale dell'analisi LCA e stata la valutazione di impatto ambientale dell'intero ciclo di vita dalla produzione del bioetanolo fino al suo utilizzo in miscele E10. Il Boustead Model e stato utilizzato per compilare l'inventario di ciclo di vita. I risultati ottenuti e discussi in questo rapporto risentono di alcune limitazioni dovute principalmente ai seguenti punti: alcune rese di processo sono state estrapolate sulla base di previsioni di sviluppo ottimistiche; il recupero di energia e vapore potrebbe essere inferiore a quello calcolato per le perdite nei sistemi reali; il riciclo di acqua potrebbe essere limitato dalla tolleranza del lievito all'accumulo di potenziali sostanze tossiche. Ciononostante, la dettagliata analisi di processo sviluppata nel rapporto ha la sua importanza: nel quantificare gli obiettivi critici (ancorche ambiziosi) ai quali puntare per rendere fattibile il processo integrato; nel guidare la scelta delle tecnologie piu appropriate per superare alcuni colli di bottiglia del processo.}
place = {Italy}
year = {2008}
month = {Jul}
}