Integrated biorefinery for bioethanol and succinic acid co-production from bread waste: Techno-economic feasibility and life cycle assessment
Integrated biorefinery for bioethanol and succinic acid co-production from bread waste: Techno-economic feasibility and life cycle assessment
复制标题
利用面包废料联产生物乙醇和琥珀酸的综合生物精炼厂：技术经济可行性和生命周期评估
DOI：
10.1016/j.enconman.2023.118033
复制
发表时间：
2024
影响因子：
10.4
通讯作者：
Hafyan R
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Hafyan R
在这项研究中，先进的脱碳方法是一个综合的生物炼制，共同生产生物乙醇和琥珀酸（SA）从面包废料（BW）。经济可行性和拟议的BW处理生物精炼厂的环境性能进行了评估。设计和分析了四种不同的设想，重点是每天处理100公吨生物武器的工厂能力。这些情景包括：（1）BW发酵成生物乙醇，与来自酒糟的热和电联产配对，（2）使用夹点技术的方案1的能量优化整合，（3）通过专门利用发酵CO2共同生产生物乙醇和SA，以及（4）方案3的高级版本，其结合了来自烟道气的碳捕获（CC），放大SA生产。方案3和4被认为是经济上更有吸引力的更好的环境性能，由于共同生产的SA。特别是，方案4表现出上级，展示了2.2年的投资回收期，强劲的内部回报率（税后33%），32%的投资回报率，以及1.63亿美元的显着净现值。敏感性分析强调了固定资本投资和产品定价对经济结果的决定性影响。在环境影响方面，情景4在所有影响类别中均优于其他情景，其中全球升温潜能值、非生物消耗（化石燃料）和人类毒性潜能值是最具影响力的影响类别（分别为-0.344千克CO2当量、-16.2兆焦耳和-0.3千克1，4-二氯苯（DB）当量）。显然，在方案4中将CC单元整合到烟道气中显著提高了生物精炼厂的经济回报和环境可持续性。
In this study, an advanced decarbonization approach is presented for an integrated biorefinery that co-produces bioethanol and succinic acid (SA) from bread waste (BW). The economic viability and the environmental performance of the proposed BW processing biorefinery is evaluated. Four distinctive scenarios were designed and analysed, focusing on a plant capacity that processes 100 metric tons (MT) of BW daily. These scenarios encompass: (1) the fermentation of BW into bioethanol, paired with heat and electricity co-generation from stillage, (2) an energy-optimized integration of Scenario 1 using pinch technology, (3) the co-production of bioethanol and SA by exclusively utilizing fermentative CO2, and (4) an advanced version of Scenario 3 that incorporates carbon capture (CC) from flue gas, amplifying SA production. Scenarios 3 and 4 were found to be economically more attractive with better environmental performance due to the co-production of SA. Particularly, Scenario 4 emerged as superior, showcasing a payback period of 2.2 years, a robust internal rate of return (33% after tax), a return on investment of 32%, and a remarkable net present value of 163 M$. Sensitivity analysis underscored the decisive influence of fixed capital investment and product pricing on economic outcomes. In terms of environmental impact, Scenario 4 outperformed other scenarios across all impact categories, where global warming potential, abiotic depletion (fossil fuels), and human toxicity potential were the most influential impact categories (−0.344 kg CO2-eq, −16.2 MJ, and −0.3 kg 1,4-dichlorobenzene (DB)-eq, respectively). Evidently, the integration of CC unit to flue gas in Scenario 4 substantially enhances both economic returns and environmental sustainability of the biorefinery.
登录
查看更多内容
利用技术经济分析和生命周期评估进行丁酸可持续生产的工艺设计
DOI：
--
发表时间：
2023
期刊：
ACS Sustainable Chemistry & Engineering
影响因子：
--
作者：
Chanhee Kang;J. J. Liu;Namsub Woo;W. Won
通讯作者：
W. Won
基于巴西棕榈空果串的生物精炼厂的技术经济和生命周期评估
DOI：
--
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
--
作者：
P. Vaskan;E. R. Pachón;E. Gnansounou
通讯作者：
E. Gnansounou
使用 MDEA/PZ 从直接空气和工业废气的混合物中捕获和封存二氧化碳：通过与有机朗肯循环的工艺集成进行优化设计
影响因子：
5.2
作者：
M. Malekli;A. Aslani;Zahra Zolfaghari;Rahimov M. Zahedi
通讯作者：
Rahimov M. Zahedi
碳捕获木质纤维素生物精炼厂的经济、能源和环境分析
影响因子：
11.2
作者：
Caleb H. Geissler;C. Maravelias
通讯作者：
C. Maravelias
碳排放和脱碳：发酵工业在化工领域的作用和相关性
影响因子：
15.1
作者：
Deepti Agrawal;Kelvin Awani;Seyed Ali Nabavi;Venkatesh Balan;Mingjie Jin;T. Aminabhavi;K. Dubey;Vinod Kumar
通讯作者：
Vinod Kumar