211service.com
Pulp naar de pomp brengen
Pulp- en papierfabrieken zouden binnenkort kunnen fungeren als bioraffinaderij als financiering voor een Zweeds vergassingsproject een indicatie is. Aangezien de gasprijzen dit najaar zijn gedaald, waardoor een aantal innovators op het gebied van biobrandstoffen failliet dreigt te gaan, heeft het Zweedse bedrijf Chemrec heeft een stroom van subsidies en investeringen binnengehaald ter ondersteuning van een proces om de zwarte vloeistof die overblijft bij het bleken van pulp en papier om te zetten in een schoon brandende synthetische biobrandstof.
Zwarte drank: Chemrec's vergassingsfabriek in New Bern, NC. De papierfabriek daar verbruikt tot 330 ton zwarte vloeistof per dag - een mengsel van bijtende chemicaliën en opgelost hout dat overblijft na het bleken van pulp voor de papierproductie. Het produceert momenteel een schoon brandend gas dat warmte-energie levert aan de fabriek en de bijtende chemicaliën recyclet.
Chemrec ontving eerder deze maand $20 miljoen aan durfkapitaal, en deze week nog eens $300.000 van het Amerikaanse ministerie van Energie om de haalbaarheid te beoordelen van het toepassen van zijn proces in een pulpfabriek in Escanaba, MI. Het in Stockholm gevestigde bedrijf was al bezig met het opvoeren van R&D via een door de EU ondersteund onderzoeksconsortium van 37 miljoen dollar, waarbij zeven Europese industriële bedrijven betrokken waren, dat in september werd gelanceerd.
Onderdeel van de attractie is het ecologische profiel van de biobrandstof die wordt gegenereerd met het proces van Chemrec, dimethylether (DME), dat kan worden gebruikt als vervanging voor vloeibaar petroleumgas (LPG) en diesel. Te midden van groeiende bezorgdheid over de ecologische gevolgen van de productie van biobrandstoffen en de verstoring die wordt veroorzaakt door de voedselproductie, zijn recente analyses, zoals die van de EU Vernieuwen onderzoek naar biobrandstoffen van de tweede generatie, hebben aangetoond dat DME gemaakt van biomassavergassing de grootste reductie van broeikasgassen oplevert tegen de laagste kosten.
Het hart van de technologie van Chemrec is een vergassingsproces dat zwarte vloeistof verandert in een mengsel van koolmonoxide, waterstof en CO2, kortweg synthesegas of syngas genoemd. Vergassing van kolen is al een booming business in China, waar het resulterende syngas wordt omgezet in chemicaliën en brandstoffen. En ook de vergassing van houtsnippers neemt toe. Het Canadese Nexterra Energy is bijvoorbeeld een van de vele ontwikkelaars die kleine energiecentrales installeren die houtsnippers vergassen en het resulterende syngas verbranden om stroom en warmte op te wekken voor residentiële ontwikkelingen.
Maar zwarte vloeistof is een voor de hand liggende grondstof voor de vergassing van biomassa. Pulpfabrieken zorgen al voor het verzamelen van massa's biomassa, en als vloeistof is de afvalvloeistof gemakkelijker in de vergasser te brengen dan vaste brokken biomassa. In de praktijk blijkt dit afval echter moeilijk te vergassen. Het gemengde succes tot nu toe van de vergassingsontwikkelaar voor zwarte vloeistof ThermoChem Recovery International , gevestigd in Baltimore, is een voorbeeld van de uitdaging. Van twee grootschalige installaties die gebruikmaken van de technologie van ThermoChem, draait er één nog, terwijl de tweede nooit commercieel geëxploiteerd vanwege ontwerpfouten van de vergasser .
Jonas Rudberg, CEO van Chemrec, legt uit dat black liquor bijzonder moeilijk te verwerken is vanwege de sterk bijtende anorganische chemicaliën, zoals natriumhydroxide, die worden gebruikt om de pulp af te breken. In het reactorontwerp van Chemrec voeden zwarte vloeistof en zuivere zuurstof die van bovenaf worden geïnjecteerd een vuurbal van 1800 ° C in het midden van de reactor. Het meeste opgeloste hout in de zwarte vloeistof vormt syngas en stroomt uit de reactor.
De anorganische chemicaliën vormen echter een gesmolten smelt van natriumsulfide en natriumcarbonaat op de hittewerende keramische tegels die de reactorwanden beschermen. Terwijl de smelt naar beneden en uit de reactor stroomt, valt het de keramiek aan. In dit contact tussen smelt en keramiek treden reacties op die het oppervlak van het vuurvaste materiaal veranderen, zegt Rudberg. De belangrijkste truc is om materialen te selecteren die bestand zijn tegen deze chemische impact.
Rudberg zegt dat Chemrec nauw samenwerkte met onderzoekers van Oak Ridge National Laboratory om geschikte materialen te identificeren voor het testen in een vergassingsinstallatie die sinds 1996 in een Weyerhaeuser-fabriek in New Bern, NC, in bedrijf is. Deze fabriek kan tot 15 procent van de zwarte vloeistof van de fabriek verwerken. Rudberg zegt dat het vuurvaste materiaal in New Bern al twee jaar in bedrijf is, wat volgens hem lang genoeg is om te bewijzen dat de commercialisering ervan levensvatbaar is.
Die prestatie is duidelijk genoeg om de donateurs van Chemrec te overtuigen om de volgende stap te financieren: het opwekken van biobrandstof uit het syngas. Terwijl Weyerhaeuser het syngas gewoon verbrandt om warmte te genereren in New Bern, heeft Chemrecs kleine onderzoeksfabriek in Pitea, Zweden, de productie van syngas aangetoond dat zuiver genoeg is voor katalytische brandstofsynthese. BioDME , het door de EU gefinancierde consortium van Chemrec, zal dat syngas omzetten in tussen de vier en vijf ton DME per dag.
Een andere BioDME-partner, Haldor Topsoe , zal de DME-synthesefabriek bouwen, die in 2010 moet worden opgestart. Gevestigd in Göteborg Volvo Groep (niet te verwarren met de luxe-autodivisie van Ford, Volvo Cars) zal de brandstofsystemen van 14 langeafstandsdieseltrucks aanpassen om op DME te rijden. En Zweedse oliemaatschappij Preem bouwt vier tankstations om de DME over Zweden te distribueren.
Tegelijkertijd doet Chemrec de engineering voor twee fabrieken die 25 keer groter zouden zijn en elk jaar 40.000 ton DME zouden produceren: een in Pitea en een in de New Page-fabriek in Michigan. Het ombouwen van elke pulpfabriek in de Verenigde Staten zou volgens Rudberg het equivalent van ongeveer 7,5 miljard gallons brandstof opleveren - ongeveer een vijfde van het totale doel van de Amerikaanse regering voor 2020.
Maar het blijft de vraag of de vraag vanzelf zou volgen. DME wordt momenteel voornamelijk gebruikt als vervangingsmiddel in spuitbussen voor spuitbussen, en het is duidelijk dat er meer dan vier tankstations in Zweden nodig zullen zijn om het als biobrandstof van de grond te krijgen. Marc Londo, senior expert op het gebied van onderzoek en biobrandstoffen bij the Energieonderzoek Centrum Nederland , in Amsterdam, zegt dat dit kip-en-ei-dilemma een groot nadeel is. Hij is van mening dat het succes van Chemrec beter verzekerd zou zijn als het synthetische diesel zou produceren uit zijn syngas - een strategie die wordt nagestreefd door de Duitse innovator voor biomassavergassing, Choren Industries. Het grote voordeel van synthetische diesel is dat je het eenvoudig kunt mengen met de momenteel beschikbare diesel, zegt Londo. Voor bio DME heb je speciale distributienetwerken nodig.
Londo zegt dat synthetische diesel nog een voordeel heeft: hoewel het iets meer kost om uit syngas te produceren dan DME, heeft synthetische diesel een hogere energiedichtheid. Een tank diesel zal een langeafstandsvrachtwagen twee keer zo ver brengen als een tank met DME: voor langeafstandsvrachtwagens is de energiedichtheid een kritische factor, en synthetische diesel is dus een waardevollere brandstof, zegt hij.
BioDME-projectleider Per Salomonsson, een R&D-manager bij Volvo Group, zegt dat het neerkomt op hoeveel brandstof een hectare land zal produceren. Synthetische diesel zou voor Volvo Group een stuk gemakkelijker zijn om in zijn voertuigen te stappen, maar volgens hun schattingen zal DME meer dan 65 procent meer kilometers rijden per gecultiveerd hectare; vergeleken met conventionele biodiesel geproduceerd uit plantaardige olie, is het voordeel vijf op één. In de toekomst zal er een tekort aan biomassa zijn, zegt Salomonsson. Op de lange termijn kunnen we ons niets anders veroorloven dan het meest efficiënte proces.