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Buh-Bye, Corn Ethanol: Joule Makes The Same Thing From Recycled CO2

May 12th, 2015 by Tina Casey

The biotech company Joule Unlimited has just announced that its unique brand of recycled CO2 ethanol has successfully passed a round of third party testing, bringing it another step closer to commercializing the product in Europe and the U.S. Somewhat coincidentally Joule has just closed a $40 million round of financing, which will enable it to expand its flagship plant in Hobbs, New Mexico to commercial scale. The ultimate goal is to convert 150,000 tons of waste CO2 into 25 million gallons of ethanol per year at that facility. If you’re starting to hear a loud hammering noise, that would be another nail in the coffin of corn ethanol.

Along with our sister site Gas2.org we started following Joule’s solar powered, microbe-assisted recycled CO2 technology in 2009 when the company emerged from “stealth” mode, but we haven’t really checked into it since 2010. Our bad, since a lot’s been happening since then.



Sunlight + Recycled CO2 = Sustainable Ethanol

The basic idea behind recycled CO2 ethanol is to capture waste CO2 from industrial operations and convert it to liquid fuel. If that sounds a little space agey, the U.S. Department of Energy is all over waste gas-to-fuel technology.

Not for nothing, but back in 2010 MIT Technology Review named Joule’s “solar fuel” among its top ten list of “most important emerging technologies.”

Back then, Joule was working on a pilot recycled CO2 plant in Leander, Texas, which illustrates how the “solar fuel” process works.

Here’s how we described the company’s modular, scalable technology:

The heart of the process is the company’s proprietary SolarConverter, which contains photosynthetic organisms in a bath of brackish water and nutrients, with carbon dioxide fed in. While the concept is similar to producing algae biofuel, there are several significant twists. The organisms are not algae, they are bio-engineered proprietary organisms [cyanobacteria] that produce and secrete fuel without the need for costly fermentation processes, extraction or refinement processes. The system also skips the need to collect and transport large quantities of biomass.

The result is an ethanol that can be blended with gasoline, as Joule has just announced. The technology can also be applied to produce petrochemical equivalents leading to diesel, jet fuel, and gasoline among other products.

You can get the nitty gritty details in a 2011 paper titled “A New Dawn for Industrial Photosynthesis” published in the journal Photosynthesis Research. For those of you on the go, here’s couple of snippets from the abstract:

…These innovations are projected to operate at areal productivities far exceeding those based on accumulation and refining of plant or algal biomass or on prior assumptions of photosynthetic productivity. This concept, currently enabled for production of ethanol and alkane diesel fuel molecules, and operating at pilot scale, establishes a new paradigm for high productivity manufacturing of nonfossil-derived fuels and chemicals.

In there interests of cost effectiveness, the “free” energy from sunlight is big plus. Also helping things along is the process itself, which is designed as a single step, continuous-throughput system.

Recycled CO2 Ethanol For Your Audi, Anyone?

Specifically, the new recycled CO2 fuel meets the D4806 American Society for Testing and Materials standard for denatured fuel ethanol, and it likewise hits the mark for the EN 15376 German Institute for Standardization.

The certification effort is getting a huge assist from Audi, which has been working on a whole suite of alternative feedstocks to gas up its vehicles (the company is also interested in Joule’s “clean diesel” version of recycled CO2 fuel).

Audi has also been ramping up its electric vehicle efforts, so the company seems to be [wisely] hedging its bets — as much as we love EVs, it looks like liquid fuels are going to be here to stay for the foreseeable future.

A World Awash In Recycled CO2 Fuel

As for Joule’s new $40 million round of financing, puts the company at $200 million for the Hobbs expansion.

The idea is to build in phases, a strategy designed to showcase the scalability of SolarConverter. The company makes an interesting comparison to oil fields:

The catalysts, systems and processes undergoing optimization in Hobbs will form the fully-validated blueprint for future commercial plants, representing an entirely new generation of above-ground fuel wells. At full-scale commercialization, a 10,000 acre Joule plant will represent a reserve value of 50 million barrels of solar-derived fuel, equivalent to a medium-sized oil field.

The size of the full scale plant is a little off-putting in terms of land use, but there is a potential to build on brownfields and other pre-developed sites rather than ripping through ecologically valuable landscape.

According to Joule, more than 1,000 sites have already been identified around the world that could be suitable for SolarConverter development. We’re thinking most of those would be located in and around existing industrial parks, where recycled CO2 is ripe for the picking.

Water resource issues could through a hurdle in the way of site availability, but the system’s reliance on non-potable sources provides it with a good deal of flexibility and opens up the potential for recycling industrial wastewater as well as CO2.

mahiahi a écrit :Le Panda est sauvé : on va en élever comme bioréacteurs, dans des conditions plus dures encore que celles des poulets de batterie

La flore intestinale du Panda géant intéresse les chercheurs

Enerzine 05 Sept 2011

Une étude étonnante présentée par des scientifiques à l'occasion du 242ème symposium de l'American Chemical Society (ACS), montre que les excréments de Panda contiennent des bactéries capables de dégrader efficacement la matière végétale de façon à l'exploiter convenablement dans la production de "biocarburants" réalisée à partir de résidus de végétaux.

"Qui aurait pu deviné que les excréments de Panda aideraient à résoudre l'un des obstacles majeurs à la production de biocarburants, en optimisant la classification des matières premières végétales utilisées pour produire du biocarburant ?" a déclaré le professeur Ashli Brown, co-auteure de l'étude. "Nous espérons que notre recherche permettra d'étendre l'utilisation des biocarburants à l'avenir et aider à réduire la dépendance au pétrole. Nous espérons également qu'elle permettra de renforcer l'importance de la conservation de la faune."

"Les bactéries provenant du panda géant sont particulièrement prometteuses pour décomposer la matière végétale super-résistante connue comme lignocellulose sous les noms de panic érigé, tiges de maïs et copeaux de bois. Cette avancée pourrait accélérer le développement de ce que l'on appelle les biocarburants cellulosiques fabriqués à partir de matières végétales qui ne reposent pas sur les cultures vivrières telles que le maïs, le soja et la canne à sucre désormais utilisées pour la fabrication des biocarburants" a précisé Ashli Brown enseignante à l’Université d'Etat du Mississippi.

Les scientifiques savent depuis longtemps que les pandas géants - comme les termites et le bétail - possèdent des bactéries dans leur système digestif pour décomposer la cellulose des plantes en nutriments. Le Bambou constitue environ 99% de l'alimentation du panda géant dans la nature. Un panda adulte peut manger 10 à 20 kg de bambous au quotidien. La crise énergétique - avec la hausse du barils de brut - a favorisé l'émergence des biocarburants. Jusqu'alors, les scientifiques n'ont jamais pensé à analyser les microbes tapissant le système gastro-intestinal du panda géant impliquées dans la digestion.



Brown et ses collègues ont recueilli et analysé les excréments frais d'une paire de pandas mâles et femelles au zoo de Memphis pendant plus d'un an. Ils ont identifié plusieurs types de bactéries digestives dans les matières fécales du panda, dont certaines sont semblables à celles trouvées chez les termites, réputées pour leurs capacités à digérer le bois.

"Nos études suggèrent que les espèces de bactéries présentes dans l'intestin du Panda peuvent être plus efficaces pour décomposer les matières végétales (que ne le sont celles des termites) et peuvent être utilisées à des fins de fabrication de biocarburants" a ajouté A. Brown.

En se basant sur d'autres études, le professeur Brown a également estimé que, sous certaines conditions, les bactéries de l'intestin du Panda peuvent convertir environ 95% de la biomasse végétale en sucres simples. Ces bactéries contiennent des enzymes - des substances hautement actives qui accélèrent les réactions chimiques - si puissantes qu'elles peuvent éliminer des besoins de chaleur à hautes températures, d'acides et de pressions élevées, a-t-elle expliqué. Ces procédés actuellement utilisés dans les processus de production de biocarburants ont également tendances à prendre beaucoup de temps, d'énergie et s'avèrent assez coûteux.

Le Pr. Brown essaie maintenant d'identifier chaque bactérie intestinale chez le panda géant, afin d'isoler les enzymes digestives les plus puissantes pour la production de biocarburants. Elle a indiqué que les scientifiques pourraient utiliser la technologie du génie génétique pour permettre aux gènes de produire ces enzymes dans des levures. Ces levures produiraient alors des enzymes cultivables à grande échelle à destination de l'industrie des biocarburants.

** Le département américain de l'Énergie, la Société zoologique de Memphis, le Conseil du Mississippi pour la promotion du maïs, et le Centre de recherches Sud-Est de l'Etat du Mississippi ont financé cette étude.

Produire du biocarburant par les microorganismes (I)

Le monde des microalgues et des cyanobactéries constitue un formidable réservoir de biodiversité à peine exploré : sur un million d’espèces estimées environ 30 000 sont décrites. Or, il existe un potentiel considérable, et quasi inexploité, de production de bioénergie par l’action de ces microorganismes photosynthétiques.

En effet, certains d’entre eux ont la capacité de produire des composés d’intérêt énergétique comme les lipides (source de biodiese 1) ou l’hydrogène (pour utilisation dans des piles à combustible et enrichissement de la biomasse).

Leur utilisation permet d’envisager le développement de procédés innovants de production de biocarburants respectueux de l’environnement et n’entrant pas en compétition avec la production alimentaire.

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La résiliente des biocarburants

Le Monde 09.04.10

Elle est increvable, se reconstruisant après avoir subi les plus terribles outrages. Et elle s'apprête à se rendre diablement utile. Son nom : Deinococcus radiodurans. Connue depuis une cinquantaine d'années, à la suite de sa découverte par l'Américain Arthur Anderson, cette bactérie a des caractéristiques peu communes. Outre sa capacité à surmonter les pires des sécheresses ou les bombardements de rayons, elle s'avère capable de dégrader des composants de la biomasse pour obtenir de l'éthanol. Une nouvelle manière de produire des biocarburants est donc possible.

Miroslav Radman parle des déinocoques avec un pétillement gourmand dans l'oeil. Grand Prix Inserm 2003 et membre de l'Académie des sciences, le chercheur est à l'origine de l'intérêt renaissant pour ces bactéries. Dans un article publié dans la revue Nature en 2006, il a expliqué comment son équipe (Inserm, université de médecine Necker-Enfants malades) avait mis au jour le mécanisme de réparation du génome de la bactérie après une destruction "mortelle".

Pour résister aux mauvais traitements, les déinocoques profitent de leur capacité à "réassembler" leurs chromosomes circulaires après leur dislocation. Dotées d'un génome en plusieurs exemplaires, elles gardent toujours la possibilité de le reconstituer après destruction grâce aux chevauchements de fragments complémentaires d'ADN qui facilitent la reconstitution de ce "puzzle" génétique.

Les déinocoques tirent leur incroyable résistance mais aussi leur richesse fonctionnelle de leurs deux à trois milliards d'années d'évolution sur Terre. Au fil du temps, elles ont su emprunter à des bactéries proches mais aussi à d'autres organismes des gènes et donc certaines propriétés physiques. "Si vous regardez le génome d'une déinocoque, vous découvrez une sorte de mosaïque génétique", s'enthousiasme Miroslav Radman.

Ayant déposé un brevet juste avant la publication dans Nature, le chercheur s'est alors associé au fonds d'investissement Truffle Capital, cofondé par le docteur Philippe Pouletty, pour valoriser cette découverte en créant une société de biotechnologies, Deinove.

La start-up se distingue des sociétés de biotechnologie, lesquelles cherchent à fabriquer des organismes complexes à partir de bactéries simples, qui ne possèdent pas les propriétés métaboliques particulières des déinocoques. Le champ des recherches sur les mécanismes du génome et les biotechnologies s'appuyant sur les bactéries est très concurrentiel. Un terrain sur lequel intervient, par exemple, le biologiste américain Craig Venter, qui a toutefois une approche différente de celle de Deinove. Sa démarche consiste en effet à créer une bactérie synthétique capable de produire différents composants.

Le premier des axes d'applications des "bio-procédés" mis au point par les équipes de Deinove concerne les biocarburants de nouvelle génération. En effet, les déinocoques sont capables de dégrader efficacement des composants de la biomasse, pourtant résistants, pour en extraire des sucres qui peuvent ensuite être fermentés pour donner de l'éthanol. Le 30 mars, Deinove a annoncé un partenariat, sous licence, avec le groupe sucrier européen Tereos pour mettre au point des procédés industriels permettant la production de bioéthanol par fermentation bactérienne de céréales fourragères.

Un but industriel

Pour devenir des usines bactériennes spécialisées, les déinocoques, qui représentent une famille très nombreuse et variée, doivent être sélectionnées. Deinove s'est donc lancée dans la constitution d'une collection de bactéries. La jeune société dispose aujourd'hui d'un "souchier" de presque 4 000 bactéries. Elle en a sélectionné certaines, par tests de croissance, mesure de l'action de certaines enzymes puis séquençage et annotation des gènes. L'objectif est de ne garder que celles dont les fonctions métaboliques peuvent être amplifiées pour servir un but industriel.

Au-delà des carburants "verts", l'équipe de Deinove poursuit deux autres axes de développement. Dans le domaine de la "chimie verte", le travail de recherche porte sur des applications de production d'acides organiques servant d'intermédiaires de synthèse pour la pharmacie, la cosmétique ou l'agroalimentaire. Par ailleurs, les activités antifongiques et antibactériennes des déinocoques seront mises à profit pour essayer de mettre au point de nouveaux antibiotiques.

Pour nourrir le financement de ces développements, la start-up s'apprête à être cotée fin avril sur le marché boursier Alternext, destiné aux petites et moyennes entreprises. Reste pour Deinove à obtenir que les six brevets pour lesquels elle a fait des demandes d'agrément lui soient accordés.

dans un autre fil, GillesH38 a écrit :a ma connaissance, l'éthanol pur dénature les proteines, et tue à peu près tout, c'est même pour ça qu'on désinfecte à l'alcool à 90°....

c'est un peu surprenant comme info, ça pourrait intéresser les producteurs de whisky, de calva ou de cognac qui éviteraient une distillation remarque !

Une levure qui gonfle le rendement de l'éthanol

C’est en étudiant les mécanismes de mort cellulaire provoquée par une souche de levure transformée par un gène humain que l’équipe du laboratoire IBGC (Institut de Biochimie et Génétique Cellulaires) de l’Université Bordeaux 2 / CNRS a pu observer des conséquences étonnantes : la levure, cultivée en condition d’anaérobie, présente une résistance accrue à l’éthanol.
Selon les chercheurs, cette souche de levure permettrait :

d’améliorer le processus général de production de bioéthanol (doublement du rendement : les levures manipulées meurent environ 2 fois moins que les levures parentales)
de diminuer les coûts industriels en permettant une production en continue de
fortes concentrations d'éthanol.
Grâce à Aquitaine Valo, dispositif de Valorisation de la recherche de l’Université de Bordeaux en partenariat avec l'Université de Pau et des Pays de l'Adour, le laboratoire cherche à mettre en place une collaboration avec des industriels afin de mieux caractériser l’action du mutant présentant une résistance au stress éthylique.

Une telle obtention déboucherait sur la protection d’une souche de levure transformée et sur le dépôt d’un brevet, et de ce fait, sur une amélioration certaine du processus général de production de bioéthanol.

Enerzine

FOWLER a écrit : "cyano-machin" : à mon avis, il faut pas se lécher les doigts quand on tripotte cette merde....

....but they caution that there is a lot of work ahead before cyanobacteria can provide such fuel in the field