Bio-oil Production - Process Optimization and Product Quality

Publikation: ForskningPh.d.-afhandling

Abstract

Den samtidige stigning i det globale primære energibehov med årligt 1,8% (2012) (1) og forbrug af endelige konventionelle ressourcer kombineret med klimaspørgsmål og ønsket om national/regional energiuafhængighed fører til et presserende behov for vedvarende samt bæredygtige energikilder. I 2012, udgjorde fossile brændstoffer stadig 87 % af det globale og 81% af EUs primære energiforbrug (1). I et forsøg på at reducere carbon footprint af en fortsat forsyning af flydende brændstoffer udvikles processer til at udnytte biomasse generelt, og lignocellulosisk biomasse i særdeleshed til at erstatte deres fossile modstykker (2). For nogle dele af transportsektoren, særligt marine, luftfart og tung landtransport, synes bæredygtigt produceret biobrændstof at være den mest lovende vej på kort og mellemlangt sigt. Dette er især tilfældet, hvis biobrændstoffer besidder drop‐in egenskaber, dvs. er fuldstændigt blandbare med den eksisterende kulbrinte brændstof på drop‐in punkt på en sådan måde, at hverken logistik eller slutbruger teknologi skal udskiftes for at imødekomme en stigende iblanding af biobrændstoffer. Dog vil biomasse også blive det primære råmateriale for kulstof‐indeholdende kemikalier, plast, ernæringsmæssige og farmaceutiske produkter, og derfor vil det blive en high‐cost handelsvare. Derfor er det af stor betydning at udvikle en bære‐dygtigt og salgbar proces til omdannelse af biomasse, som er råmateriale fleksibel, energieffektiv og giver høj virkningsgrad. Kun en proces som denne har evnen til at producere et drop‐in produkt, der er kommercielt kompatibel med konventionelle. Da stadigt mere flydende biobrændsel i fremtiden skal masseproduceres for at imødekomme efterspørgslen, ligger der dermed en udfordring i at finde den rigtige proces med stor råvare fleksibilitet. En sådan kandidat er hydrotermisk liquefaction (HTL), en termokemisk proces, der omdanner lav‐værdi biomasseråmaterialer til en høj værdi bio‐crude hjælp af varmt komprimeret vand og katalysatorer. Da der typisk er tilbageværende oxygen tilbage i bio‐cruden fra HTL, er det nødvendigt at videreforarbejde dette, igennem opgradering for at blive yderligere behandlet i eksisterende raffinaderier. Udformningen af en effektiv, lavt input procedure for dette kræver en præcis forståelse af karakteren af bio‐cruden sammen med tilsvarende opgraderingsruter samt en sammenlignende vurdering af den eksisterende raffinaderi struktur. Når opgraderingsruterne er blevet identificeret kan den optimale konfiguration til raffinering udformes. Figur 1 visualiserer veje fra biomasse råmateriale til raffineret drop‐in brændstof.
Luk

Detaljer

Den samtidige stigning i det globale primære energibehov med årligt 1,8% (2012) (1) og forbrug af endelige konventionelle ressourcer kombineret med klimaspørgsmål og ønsket om national/regional energiuafhængighed fører til et presserende behov for vedvarende samt bæredygtige energikilder. I 2012, udgjorde fossile brændstoffer stadig 87 % af det globale og 81% af EUs primære energiforbrug (1). I et forsøg på at reducere carbon footprint af en fortsat forsyning af flydende brændstoffer udvikles processer til at udnytte biomasse generelt, og lignocellulosisk biomasse i særdeleshed til at erstatte deres fossile modstykker (2). For nogle dele af transportsektoren, særligt marine, luftfart og tung landtransport, synes bæredygtigt produceret biobrændstof at være den mest lovende vej på kort og mellemlangt sigt. Dette er især tilfældet, hvis biobrændstoffer besidder drop‐in egenskaber, dvs. er fuldstændigt blandbare med den eksisterende kulbrinte brændstof på drop‐in punkt på en sådan måde, at hverken logistik eller slutbruger teknologi skal udskiftes for at imødekomme en stigende iblanding af biobrændstoffer. Dog vil biomasse også blive det primære råmateriale for kulstof‐indeholdende kemikalier, plast, ernæringsmæssige og farmaceutiske produkter, og derfor vil det blive en high‐cost handelsvare. Derfor er det af stor betydning at udvikle en bære‐dygtigt og salgbar proces til omdannelse af biomasse, som er råmateriale fleksibel, energieffektiv og giver høj virkningsgrad. Kun en proces som denne har evnen til at producere et drop‐in produkt, der er kommercielt kompatibel med konventionelle. Da stadigt mere flydende biobrændsel i fremtiden skal masseproduceres for at imødekomme efterspørgslen, ligger der dermed en udfordring i at finde den rigtige proces med stor råvare fleksibilitet. En sådan kandidat er hydrotermisk liquefaction (HTL), en termokemisk proces, der omdanner lav‐værdi biomasseråmaterialer til en høj værdi bio‐crude hjælp af varmt komprimeret vand og katalysatorer. Da der typisk er tilbageværende oxygen tilbage i bio‐cruden fra HTL, er det nødvendigt at videreforarbejde dette, igennem opgradering for at blive yderligere behandlet i eksisterende raffinaderier. Udformningen af en effektiv, lavt input procedure for dette kræver en præcis forståelse af karakteren af bio‐cruden sammen med tilsvarende opgraderingsruter samt en sammenlignende vurdering af den eksisterende raffinaderi struktur. Når opgraderingsruterne er blevet identificeret kan den optimale konfiguration til raffinering udformes. Figur 1 visualiserer veje fra biomasse råmateriale til raffineret drop‐in brændstof.
OriginalsprogEngelsk
ForlagDepartment of Energy Technology, Aalborg University
Antal sider61
ISBN (Trykt)978-87-92846-27-3
StatusUdgivet - 2013
PublikationsartForskning

Download-statistik

Ingen data tilgængelig
ID: 188525033