Gli impianti di etanolo utilizzano un pacchetto di preparazione avanzato per produrre mangimi ad alto contenuto proteico e aumentare la capacità dell'impianto riducendo al contempo i punteggi relativi all'impronta di carbonio (CI).

Utilizzando il pacchetto di preparazione avanzato di ICM, diversi impianti di etanolo sono stati aggiornati per utilizzare una nuova tecnologia che consente il frazionamento dei tradizionali grani di distillazione in due pile diverse: una pila ad alta energia e una pila ad alto contenuto proteico arricchita con lievito, Protomax. Con una produzione combinata di etanolo di oltre mille milioni di litri all'anno, questi impianti di etanolo potenziati consumano circa 2,54 milioni di tonnellate di mais all'anno. Situati al centro della cintura del granturco, questi impianti forniscono etanolo, CO2 e mangimi per animali in tutti gli Stati Uniti. 

Centrifugazione e pacchetti di preparazione avanzati

Chuck Gallop, Director of Innovation per ICM, spiega che l'approccio di ICM a questa tecnologia è stato perfezionato negli ultimi anni. ICM offre una gamma di prodotti e servizi per l'industria dei biocarburanti progettati per la massimizzazione della produttività, la diversificazione dei ricavi e la resa di preziosi prodotti alimentari.  "Il mais viene macinato a rulli per controllare la dimensione delle particelle in modo più accurato, quindi viene fluidificato e liquefatto", afferma Gallop. "Il passo successivo è quello di rimuovere i componenti di tale fango attraverso un processo di frazionamento chiamato tecnologia di fresatura selettiva e tecnologia di separazione delle fibre. Queste due tecnologie si combinano per separare i solidi dai liquidi, macinare nuovamente i solidi allo stato umido e quindi eseguire più fasi di lavaggio a controcorrente di tali solidi per produrre un prodotto in fibra pulito."

Chuck Gallop, Director of Innovation presso ICM

I solidi vengono separati e disidratati con una pressa rotante per creare un prodotto a basso contenuto di proteine, amido e fibre. La fibra aggira l'intero processo dell'etanolo, liberando la capacità di fermentazione e di distillazione e ottimizzando l'efficacia di pompa, scambiatore di calore e centrifuga. Dopo la rimozione della fibra, il liquido ricco di proteine e amido viene processato tramite fermentazione e distillazione. La birra defibrata viene processata con decanter ottimizzati.

"Utilizziamo un decanter Flottweg ottimizzato per una preparazione ad alto contenuto proteico e un'elevata rimozione dei grassi", afferma Gallop.  Questo processo è chiamato FOT (Feed Optimization Technology): un processo a due fasi che utilizza diversi miglioramenti del decanter per includere una coclea a corpo aperto brevettata per aumentare la capacità del decanter e la secchezza della torta. 

"Dopo la preparazione tramite FOT, la torta umida lavata dal decanter dopo la seconda fase ha ora un contenuto proteico molto più elevato rispetto a quella tradizionale", spiega Gallop. "Si tratta di un valore compreso tra il 55 e il 57% di proteine sulla base della materia secca. Il centrato proveniente dai decanter a primo passaggio, che normalmente andrebbe direttamente agli evaporatori, passa attraverso un Sedicanter^®, la centrifuga Flottweg a forza di gravità elevata. Questo rimuove i solidi sospesi fini per includere il lievito dal centro del decanter. La torta di lievito viene quindi miscelata con la torta decanter per ottenere Protomax™.  A quel punto si forma una borlanda chiarificata, che è diretta all'evaporazione".

Con l'uso dei Sedicanter^® nel processo TS4™ di ICM, i solidi sospesi vengono rimossi, gli evaporatori diventano più efficienti e i solidi totali possono raggiungere livelli molto più elevati nello sciroppo. Ciò produce da sette a dieci concentrazioni di solidi nello sciroppo. 

Tradizionalmente, gli impianti di produzione di etanolo producono i grani di distillazione secchi con sostanze solubili: un grosso mucchio composto dalla miscela di materiali più imperfetta. L'approccio di ICM consiste nel prelevare i grani di distillazione essiccati e la pila solubile e frazionarli in pile o componenti singoli, rendendoli commerciabili per determinati animali o animali domestici.  Ad esempio, la fibra e lo sciroppo vengono miscelati, formando un ottimo alimento ad alta energia per il bestiame. La proteina viene quindi concentrata, rendendola perfetta per bovini da latte, suini, pollame, acquacoltura e animali domestici. Quando l'olio di mais viene rimosso dai distillatori, è perfetto per il biodiesel, il diesel rinnovabile, il combustibile sostenibile per l'aviazione e per aumentare il contenuto energetico dei mangimi.

Inoltre, c'è un segmento in crescita di combustibili rinnovabili, in particolare il diesel rinnovabile e il carburante per aviazione sostenibile. Gli oli vegetali, in particolare l'olio di mais dei distillatori, sono una materia prima a bassa impronta di carbonio (CI) perfetta per il diesel rinnovabile e i combustibili sostenibili per l'aviazione. 

Perché sono necessarie attrezzature di separazione nel processo FOT

Negli ultimi 20-25 anni della lavorazione dell'etanolo, si è verificata un'evoluzione che include il miglioramento della separazione solido-liquido dopo la distillazione. "Senza questo miglioramento, consumeremmo un'enorme quantità di energia utilizzata per essiccare i solidi e far evaporare l'acqua", spiega Gallop. "Infatti, se dovessimo fare un passo indietro e descrivere la lavorazione dell'etanolo in fasi molto semplici, il primo passo sarebbe quello di miscelare i grani con l'acqua. La seconda fase consisterebbe nella distillazione dell'etanolo dai grani e dall'acqua. Il terzo passaggio consisterebbe nel separare i grani rimanenti dall'acqua. A tal fine utilizziamo delle centrifughe".

ICM utilizza le centrifughe Flottweg per separare i solidi in sospensione dall'acqua. L'acqua in quel punto viene diretta agli evaporatori per essere concentrata in distillatori condensati solubili, più comunemente noti come sciroppi. I solidi vengono inviati agli essiccatori. "Senza questa fase della centrifuga, ci sarebbero troppi solidi nell'acqua per gli evaporatori e ci sarebbe invece troppa acqua nei solidi per gli essiccatori. La fase di centrifugazione è essenziale per il successo di ogni impianto di produzione di etanolo", afferma Gallop. 

Conclusione

Dal 2005, ICM e Flottweg hanno sviluppato una partnership in crescita. È iniziato tutto con l'installazione di decanter nel processo dell'etanolo. I decanter Flottweg sono stati in grado di processare il doppio dell'intera borlanda per macchina rispetto alle altre centrifughe utilizzate in precedenza. 

"ICM e Flottweg hanno continuato a collaborare in una partnership esclusiva in cui abbiamo sviluppato un sistema di recupero dell'olio utilizzando il Tricanter™ Flottweg", afferma Gallop. "ICM lo chiama "Base Tricanter System" o BTS™. Abbiamo poi sviluppato TS4™, il sistema di separazione dei solidi dalla borlanda sottile utilizzando i ^Sedicanter® Flottweg, decanter pressurizzati a forza di gravità elevata. Si tratta di una centrifuga tipo decanter che offre prestazioni uguali o leggermente superiori rispetto a una centrifuga a dischi per la chiarificazione della borlanda. Inoltre, più di recente, abbiamo sviluppato la tecnologia di ottimizzazione del foraggio o FOT™, che utilizza il design migliorato della coclea insieme a diversi miglioramenti aggiuntivi ai decanter Flottweg per aumentare la portata volumetrica e la secchezza della torta di ogni decanter".

Grazie all'aumento della portata volumetrica, è possibile suddividere i decanter in due passaggi. La fase di separazione primaria è seguita da una nuova bagnatura dei solidi della torta e da una fase di decantazione secondaria. "Senza questi miglioramenti delle parit interne dei decanter, questa tecnologia non sarebbe stata economicamente sostenibile", spiega Gallop. 

Attraverso una progettazione innovativa e robusta degli impianti, ICM si concentra sull'aggiunta di valore all'agricoltura locale e sull'alimentazione a livello mondiale. "Siamo consapevoli che nel mondo l'amido abbonda e le proteine scarseggiano", afferma Gallop. "Quindi, il modo in cui possiamo affrontare questo problema è prendere quelle materie prime che hanno troppo amido e troppe poche proteine e concentrarle in un mangime, che va al nostro bestiame, e poi diventa una fonte di alimentazione. ICM collabora con aziende che hanno la sua stessa mentalità e la sua stessa voglia di migliorare l'umanità. Lavorando insieme, sviluppiamo tecnologie e soluzioni che migliorano ognuno di questi impianti.

Redatto da:

Daniel Lakovic è Business Development Manager di Flottweg Separation Technology Inc. Daniel ha conseguito due lauree: un BS in International Business e un MBA in Finanza. Può essere contattato all'indirizzo dlakovic@flottweg.net.