Tiger Tre på tanken! Saltsmeltepyrolyse av biomasse.

Transkript

1 Tiger Tre på tanken! Saltsmeltepyrolyse av biomasse. Heidi S. Nygård, PhD-student Samling i Energinettverket, Jægtvolden Fjordhotel Fredag 9. september 2011

2 Bakgrunn Høgskolen i Telemark (HiT), Porsgrunn Bachelorgrad i ingeniørfag innen kjemiteknikk Universitetet for miljø- og biovitenskap (UMB) Mastergrad i teknologi innen miljøfysikk og fornybar energi 2009 Universitetet for miljø- og biovitenskap (UMB) PhD-student innen bioenergi 2

3 Innhold Dagens energisituasjon Bioenergi generelt Bioenergiforskning ved UMB Saltsmeltepyrolyse av biomasse 3

4 Dagens energisituasjon 4

5 Verdens energiforbruk Kilde: (side 28) Verdens energiforbruk øker Ikke-fornybare energikilder står i dag for omtrent 80% av verdens energiforsyning 5

6 Energibruk Norge bruker relativt mye energi! Kilde: SSB Veiviser til miljøfakta 2010 ( 6

7 Konsekvenser av forbruk av fossile ressurser Atmosfærens CO 2 -konsentrasjon har økt fra 270 ppm (sent 1800-tall) til rundt 390 ppm i dag Kilde: NOAA 7

8 Fremtidsutsikter - ressursreserver De fossile ressursreservene har begrenset gjenstående levetid ( år med dagens forbruk) Kilde: SSB Naturressurser og miljø 2007 De lettest tilgjengelige fossile reserver er i ferd med å tømmes 8

9 Bioenergi 9

10 Bioenergi Bioenergi energi som kommer fra biomasse Biomasse materiale som har organisk opprinnelse og består av hovedsakelig karbon (C), hydrogen (H) og oksygen (O) trebrensel foredla trebrensel energiavling avfallsprodukt fra landbruk og landbruksindustri avfallsprodukt fra dyr husholdningsavfall 10

11 Bioenergi Bioenergisyklus Kilde: Boyle: Renewable Energy, Power for a Sustainable Future Bruk av biomasse til energiformål genererer ikke mer energi og CO 2 enn naturlig nedbrytning! 11

12 Bioenergi i historisk perspektiv Bioenergi var dominerende fram til den industrielle revolusjonen (~1800-tallet) Forbrenning av ved Lys fra dyrefett Biodrivstoff Den industrielle revolusjonen medførte en overgang fra bioenergi til fossil energi (kull, olje og gass) I dag er tradisjonell bioenergi fremdeles en stor del av energibidraget i u-land i forbindelse med matlaging og oppvarming 12

13 Utnyttelse av bioenergi Ønsket produkt er: Varme Elektrisitet Drivstoff Kjemikalier Produksjonsruter for biobrensler Biokjemisk konvertering Mekanisk konvertering Termokjemisk konvertering 13

14 Produksjonsruter for biobrensler Biokjemisk konvertering: Hydrolyse/fermentering: etanol Fermentering: biogass (metan) 14

15 Produksjonsruter for biobrensler Mekanisk konvertering: Ekstraksjon: biodiesel 15

16 Produksjonsruter for biobrensler Termokjemisk konvertering Forbrenning: varme Gassifisering/pyrolyse: syntetisk biodiesel 16

17 Biodrivstoff (biofuels) Førstegenerasjons biodrivstoff: Drivstoff produsert fra deler av planter: oljeholdig frø eller sukker/stivelse Tilgjengelig på markedet Konkurrerer med matproduksjon Eks. Bioetanol fra sukkerrør / mais Eks. Biodiesel fra rapsfrø / soyafrø 17

18 Biodrivstoff (biofuels) Andregenerasjons biodrivstoff: Drivstoff produsert fra lignocellulose, dvs. alle type planter (hele planten), trevirke og div rester Konkurrerer ikke med matproduksjon Delvis tilgjengelig på markedet, mye forskning Eks. Bioetanol fra trevirke Eks. Syntetisk biodiesel fra gassifisering av trevirke / oppgradert pyrolyseolje Tredjegenerasjons biodrivstoff: Algebasert biodrivstoff 18

19 Saltsmeltepyrolyse av biomasse 19

20 Pyrolyse Pyrolyse termokjemisk konverteringsprosess Biomasse varmes opp uten tilgang på luft/oksygen og dekomponerer til gass, olje og fast stoff CO CH 4 H 2 CO 2 Vanligste råmaterialet er trevirke 20

21 Pyrolyseolje Høyest utbytte av pyrolyseolje ved moderate temperaturer (~500 o C) rask oppvarming ( o C/s) kort oppholdstid (<2s) bråkjøling Kompleks blanding av komponenter fra depolymerisering av cellulose, hemicellulose og lignin Karboksylsyrer, alkoholer, ketoner, aldehyder fenoler, etere, estere, sukkerforbindelser osv 21

22 Pyrolyseolje - egenskaper Ikke direkte blandbar med fossil olje på grunn av høyt vannog oksygeninnhold 22

23 Pyrolyseoljer bruk Eks. pyrolyseolje laget av sagflis skal brukes til oppvarming i Iowa: 23

24 Saltsmelter Saltsmelter er salt som varmes opp til over smeltepunktet Halider (NaCl, ZnCl 2 ) Karbonater (K 2 CO 3, Na 2 CO 3 ) Karakteristikker Gode varmeoverføringsegenskaper Termisk stabile ved høye temperaturer Løsningsmiddel Katalytiske egenskaper 24

25 Saltsmelteteknologi Soltårn Saltsmelter benyttes som varmeoverføringsmedium Brenselceller og oppladbare batterier Saltsmelter benyttes som elektrolytt 25

26 Saltsmelteteknologi Kjernekraftreaktorer Saltsmelter benyttes som kjølemedium Metallindustri Saltsmelter benyttes i produksjon og rensing av metaller Pyrolyse 26

27 Saltsmeltepyrolyse Saltsmeltens rolle: Varmeoverførings -medium Reaksjonsmedium Katalysator 27

28 Fordeler med saltsmeltepyrolyse Rask oppvarming av biomasse Katalytisk effekt produktutbytte og sammensetning kan endres ved å variere type og mengde salt Saltsmelten fanger opp uønskede komponenter som svovel, spormetaller og annen forurensning fra råmaterialet Mulig å kombinere med solenergi 28

29 Saltsmeltepyrolyse 29

30 Saltsmeltepyrolyse 30

31 UNIVERSITETET FOR MILJØ- OG BIOVITENSKAP 31

32 UNIVERSITETET FOR MILJØ- OG BIOVITENSKAP 32

33 UNIVERSITETET FOR MILJØ- OG BIOVITENSKAP 33