1819202122232421 of 26
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Conversion processes for biofuel production
KTH, School of Engineering Sciences in Chemistry, Biotechnology and Health (CBH), Chemical Engineering, Process Technology. (Division of Process Technology)ORCID iD: 0000-0002-3182-7655
2019 (English)Doctoral thesis, monograph (Other academic)
Abstract [en]

Despite the global positive impacts of soybean-, maize- and sugarcane-based (first-generation) liquid biofuels, several drawbacks pertaining to increased use of agricultural land, causing deforestation in some countries and extensive practice of fertilizers have been observed. As a result, developing advanced (second- and third-generation) liquid biofuels have been identified as better alternatives and are considered to be of great importance in the future. These alternative biofuels will help to meet the energy demand by transition to ameliorate and fulfil the energy demand, especially in the transport sector.The actual energy demand for fossil fuels in Bolivia is unsustainable due to its continuous increase. Bolivia has its own fossil fuel resources, but these still fall short of demand, forcing the government to budget for yearly fuel imports. This situation has prompted attempts to achieve energy independence through the production of biofuels. However, it is important that Bolivian energy independence endeavours include a sustainable vision. Bolivia has great potential for local first- and second-generation liquid biofuel production. However, the intensification of liquid biofuel production should focus on second- and third-generation biofuel production to minimize direct and indirect undesired impacts.This thesis considers the development of suitable technology and procedures to produce second-generation liquid biofuels, which can be divided into biodiesel and ethanol production. The proposed biodiesel production includes the development of heterogeneous catalysts that enable the production of biodiesel from edible and non-edible oils (i.e. rapeseed, babassu, and Ricinus oils). These heterogeneous catalysts are based on gel-based mayenite and alumina supports with the co-precipitation of metal oxides of calcium, lithium, magnesium and tin. The synthesized catalysts were characterized using, N2 physisorption, X-ray powder diffraction, scanning electron microscopy, and thermogravimetric analysis (TGA). The experimental design and optimum results indicate that heterogeneous biodiesel production is feasible, being able to produce biodiesel yields ranging from 85% to 100%. Ethanol production was studied using the residues of Schinus molle seeds after the essential oil extraction process, which is available in excess in Bolivia. The biomass was characterized to elucidate its properties using high-performance liquid chromatography and TGA. The biomass was pre-treated with chemical, physical, andVIenzymatic hydrolysis to increase the fermentation yield. To obtain the highest ethanol production, two native yeast strains were isolated and characterized. By using native yeast strains, a high content of ethanol per gram of biomass was achieved. The proposed implementation of the fermentation process could result in a significant global warming potential reduction. The implementation of heterogeneous catalysts to produce biodiesel and residual lignocellulosic biomass to produce ethanol represent a great potential to supply the Bolivian fuel demand. High biodiesel and ethanol yields from second-generation feedstocks are feasible and could help reduce pollution levels and import dependency.

Abstract [sv]

Trots globala positiva effekter med användningen av flytande biobränslen som härrör från sojabönor, majs och sockerrör, har flera nackdelar observerats genom ökad användning av jordbruksmark, avskogning och ibland omfattande användning av gödningsmedel. Som ett resultat av detta har utvecklingen av andra generationens biobränslen identifierats som ett bättre alternativ med stor betydelse i framtiden. Andra och tredjegenerationens biodrivmedel kommer att hjälpa till att möta energibehovet särskilt inom transportsektorn.Det faktiska energibehovet och ökningen av fossilbränslen i Bolivia är ohållbart. Bolivia har egna fossilbränsleresurser, men dessa är för dyra att exploatera, vilket tvingar regeringen att budgetera för årlig bränsleimport. Man har även satsat storskaligt på inhemsk naturgas för att bli självförsörjande på energi. Det är dock viktigt att bolivianska energi-oberoende innefattar en hållbar vision. Bolivia har stor potential för lokal produktion av flytande biodrivmedel från både första och andra generationens biobränslen. Intensifieringen av produktion av biodrivmedel bör dock fokusera på andra och tredjegenerationens biobränsle för att minimera global klimatpåverkan.Denna avhandling avser utveckling av lämplig teknik för att producera andra generationens flytande biodrivmedel i Bolivia för både biodiesel och etanol. Den föreslagna biodieselproduktionen innefattar utvecklingen av heterogena katalysatorer för produktion av biodiesel från ätbara och oätbara oljor (raps, babassu och ricinoljor). Dessa katalysatorer är baserade på mayenit- och aluminiumoxid som bärare med olika metalloxider såsom kalcium, litium, magnesium och tenn. De syntetiserade katalysatorerna karakteriserades med kväve-fysisorption, röntgenpulverdiffraktion, svepelektronmikroskopi och termogravimetrisk analys (TGA). Tester i labskala visar att användandet av heterogen katalys för biodieselproduktion med högre utbyten mellan 85% till 100% är möjlig. För produktion av etanol studerades användning av Schinus molle frön som är en resterprodukt från eterisk oljeutvinning och finns i överskott i Bolivia. Biomassan karakteriserades för att belysa dess egenskaper med användning av högtryckvätskekromatografi och TGA. Biomassan förbehandlades med kemisk, fysikalisk och enzymatisk hydrolys för att öka fermenteringsgraden. För att erhålla den högsta etanolproduktionen isolerades två inhemska jäststammar och karakteriserades. Genom att använda naturliga jäststammar, kunde man uppnå ett högt etanolutbyte per gramVIIIbiomassa. Den genomförda jäsningsprocessen av biomassan uppvisade en betydande reduktion av den globala uppvärmningspotentialen. Att använda heterogena katalysatorer för att producera både biodiesel och etanol i olika processer utgör en stor potential för att uppfylla efterfrågan på biodrivmedel i Bolivia. Höga biodiesel- och etanolutbyten från andra generationens inhemska råvaror är möjliga och kan bidra till att minska importberoendet och klimatbelastningen.

Place, publisher, year, edition, pages
Stockholm: KTH Royal Institute of Technology, 2019. , p. 99
Series
TRITA-CBH-FOU ; 2019:39
Series
ISBN ; 978-91-7873-262-3
Keywords [en]
Second-generation biofuels, biodiesel, heterogeneous catalysts, non-edible oils, ethanol, residual biomass, native yeast strains.
Keywords [sv]
Andra generationens biobränslen, biodiesel, heterogena katalysatorer, oätliga oljor, etanol, rester av biomassa, naturliga jäststammar
National Category
Chemical Process Engineering Chemical Engineering
Research subject
Chemical Engineering; Energy Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-255813ISBN: 978-91-7873-262-3 (print)OAI: oai:DiVA.org:kth-255813DiVA, id: diva2:1345374
Public defence
2019-10-04, V2, Teknikringen 76, Stockholm, 10:00 (English)
Opponent
Supervisors
Projects
Polygeneration systems in Bolivia: Integrated energy technologies for rural development
Funder
Sida - Swedish International Development Cooperation Agency, C62647
Note

This project was funded by the Swedish International Development Cooperation Agency (SIDA) together with UMSS Universidad Mayor de San Simon

Available from: 2019-08-23 Created: 2019-08-23 Last updated: 2019-08-23Bibliographically approved

Open Access in DiVA

PhD Thesis - Jerry Solis(2590 kB)8 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 2590 kBChecksum SHA-512
dd5813c355c75ab021fd67c5babda3edb8da246b218ac88baeea5f43eadaaf5bda670456774af5672c46daf22197b92b95e8bd8ab57b9af951ec74651cdd6ce8
Type fulltextMimetype application/pdf

Search in DiVA

By author/editor
Solis Valdivia, Jerry Luis
By organisation
Process Technology
Chemical Process EngineeringChemical Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 8 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

isbn
urn-nbn

Altmetric score

isbn
urn-nbn
Total: 137 hits
1819202122232421 of 26
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf