Effektiv udnyttelse af biomasse

Industrielle faciliteter er generelt placeret langt væk fra store skovområder. Fordi træ kræver en indsats for at transportere, det ser kun begrænset anvendelse som råvare i industrien. I det EU-finansierede SteamBio-projekt, forskere fra Fraunhofer Institute for Interfacial Engineering and Biotechnology IGB er gået sammen med forskellige partnere for at ændre alt dette, at udvikle en speciel damptørringsteknik, der kan reducere transportomkostningerne betydeligt. En anden bonus er, at teknikken giver værdifuldt råmateriale til den kemiske industri. Teknikken er allerede i brug på et pilotanlæg i Spanien. Fra 11-15 juni kl. besøgende på ACHEMA-messen i Frankfurt am Main vil selv kunne se en model af anlægget (Hal 9.2, Stand D66).

Brug af træ i industriel skala giver en fantastisk mulighed for at erstatte råolie og naturgas. Udfordringen er at komme med innovative måder at behandle biomasse på for at give mulighed for bæredygtige produkter og produktionsprocesser.

Normalt, skovbrugsaffald, svagt træ og andet ringere træ males til flis, som er et vigtigt råmateriale til træforarbejdningsindustrien. De bruges også som brændsel i termiske kraftværker og flisvarmesystemer. Imidlertid, det høje fugtindhold i frisk træflis giver to problemer:det er meget vægt at transportere, og det er svært at opbevare den fugtige last. Hvis det ikke er beskyttet mod regn, materialet rådner hurtigt.

Fremstilling af træflis egnet til transport

Som en del af det EU-finansierede SteamBio-projekt, forskere fra Fraunhofer Institute for Interfacial Engineering and Biotechnology IGB, sammen med ti andre projektpartnere fra fire europæiske lande, udviklet en ny teknik til at tilpasse træflis til transport og opbevaring. "I stedet for at transportere biomassen som træflis, " forklarer Siegfried Egner, afdelingsleder hos Fraunhofer IGB og koordinator for SteamBio-projektet, "vi torrificerer det:vi opvarmer biomassen i en dampatmosfære uden ilt. Biomassen har tre hovedkomponenter – cellulose, lignin og hemicellulose – og denne proces eliminerer hemicellulosen fuldstændigt." Dette reducerer materialets vægt betydeligt, forbedrer dets specifikke brændværdi og giver os mulighed for nemt at male materialet til et meget reaktivt pulver.

Den torrefificerede biomasse er vandafvisende og har væsentligt forbedrede forbrændingsegenskaber, da det udelukkende består af brint og kulstof. Det kan transporteres i åbne bulkcontainere, da regn perler af overfladen uden at trænge ind i det indre. Hvad er mere, den torrefificerede biomasse er væsentligt lettere end det ubehandlede materiale, hvilket reducerer transportomkostningerne markant.

Udskiftning af kul med biomasse

De torrefificerede træflis kan nemt knuses mellem to fingre. De kan enten komprimeres til pellets eller males til pulver. Da det har et større overfladeareal, biomassepulveret har større reaktivitet i materialeanvendelser end større bidder. I energianvendelser, det kan også blandes med kulstøv og føres ind i fyringssystemet på kulfyrede kraftværker. Det er endda muligt at erstatte kullet helt med biomasse, samtidig med at det samme forbrændingssystem bevares.

Bæredygtig produktion af kemikalier

De flygtige stoffer, der produceres i torrefaktionsprocessen, er værdifulde. De kan behandles for at opnå kemikalier, der tjener som råmateriale til en lang række industriprodukter. Indtil nu, disse platformskemikalier er opnået fra råolie eller naturgas; nu, torrefaktion tilbyder en bæredygtig måde at producere dem på. "I tilfælde af mange biomassematerialer, platformkemikalierne genererer så meget overskud, at de finansierer hele torrefaktionsprocessen, " siger Dr. Antoine Dalibard, gruppeleder hos Fraunhofer IGB.

Damptørrer ved over 200 grader

Men hvad sker der præcist under varmebehandlingsprocessen? "Torrefaktion i sig selv er ikke en ny teknik, " forklarer Bruno Scherer, projektingeniør hos Fraunhofer IGB. "I SteamBio-projektet, vi bruger damptørringsteknologien, der blev udviklet på IGB, og som vi tilpassede denne proces til at fungere ved temperaturer mellem 200 og 250 grader Celsius." Det særlige ved teknikken er, at fugten i biomassen og de dampformige produkter fra torrefaktion tilbageholdes systematisk i proceskammeret og bliver selv procesmediet. "Med andre ord, vi arbejder med overophedet damp, " siger Scherer.

De høje temperaturer udtørrer biomassen og resulterer i, at organiske forbindelser med lavt kogepunkt bliver flygtige. Mens cellulose og lignin forbliver i fast tilstand, de flygtige stoffer går over i gasfasen. Forskere bruger specielle kondensatorer til at fange disse gasformige stoffer og selektivt afkøle dem, dermed genvinde dem som væsker.

Der er bygget et pilotanlæg, installeret og drevet hos projektpartner Heckmann Metall- und Maschinenbau GmbH, hvor den kører 24 timer i døgnet, 7 dage om ugen. Bøgetræ anvendes som biomasse. Anlægget er derefter blevet flyttet til Spanien i januar 2018 for at fortsætte driften. Her, projektpartnere torrefy fyr, eg og bøgetræ, samt vingårdsbeskæringer og affald fra olivenolieproduktion. Forskere fra Fraunhofer IGB vil være på ACHEMA 2018-messen i Frankfurt am Main for at fremvise et modelpilotanlæg samt tørrede og torrefierede prøver; find dem på den fælles Fraunhofer-stand i hal 9.2, Stand D66.