Per Arne Kyrkjeeide, Forsker, Teknova AS: Eyde Biokarbon. NCE Eyde - FoU Forum Elkem AS, Kristiansand

Transkript

1 Per Arne Kyrkjeeide, Forsker, Teknova AS: Eyde Biokarbon NCE Eyde - FoU Forum Elkem AS, Kristiansand

2 Eyde Biokarbon - Produksjon av miljøvennlig biokarbon til prosessindustri basert på norsk trevirke Målsetning: Etablere produksjon av biokarbon av norsk trevirke som skal kunne erstatte fossile råstoff som koks og kull brukt i norsk prosessindustri, og gi lønnsomhet i hele verdikjeden. 1. Bidra til utvikling av fornybare og bærekraftige råstoff og energiprodukter fra trevirke til erstatning for oljebaserte produkter. Erstattning av fossilt karbon med biokarbon til prosessindustrien for å oppnå mål som er satt i EU og Norge for reduserte CO 2 -utslipp. 2. Finne løsninger for framtidig lønnsom avsetning av masse- og energivirke i en tid hvor annen tradisjonell treforbrukende industri har blitt stengt ned. Forventet resultat: : Drift av industrielt demonstrasjonsanlegg for produksjon av tonn biokarbon av fm 3 tømmer tonn biprodukter til energiformål. 2020: Første industrielle anlegg. Produksjon av tonn biokarbon av m 3 tømmer tonn biprodukter til kjemisk industri og energiformål. Etter 2020: Oppnår mål satt i «Klimakur 2020». Ferrolegeringsindustrien har redusert sine CO 2 -utslipp med tonn. Produserer tonn biokarbon av m 3 tømmer. Kjemisk industri basert på biproduktene.

3 Klimapolitikk og biokarbon Klimaforliket er grunnlaget for regjeringens politikk: Mellom halvparten og to tredeler av kuttene innen 2020 skal tas innenlands. Norge skal fram mot 2030 redusere nasjonale utslipp med 40% (20 mill. tonn) i forhold til 1990-nivå. Norge skal ha et langsiktig mål om å bli et karbonnøytralt lavutslippssamfunn i Hvert menneske på jorda skal ha samme rett til utslipp av klimagasser. «Faglig grunnlag for videreutvikling av den nasjonale og internasjonale klimapolitikken» fra 2014: Utslippene i 2020 må reduseres med ca 10 mill. tonn CO 2 ekvivalenter til tonn for å nå klimaforlikets mål. Togradersmålet: Verdensgjennomsnitt for utslipp per innbygger må reduseres til mellom 1,5 og 3 tonn CO 2 -ekvivalenter innen Norske utslipp må ned til mellom millioner tonn CO 2 -ekvivalenter i Aktivt skogbruk, bruk av biokarbon, biologisk baserte kjemikalier og biodrivstoff er sentrale strategier for utslippsreduksjon.

4 Bærekraftig og fremtidsrettet skogbruk Norge har mye gammel skog og stor men avtagende tilvekst. Årlig avvirkning av tømmer: 11 mill m 3 Årlig tilvekst: 25 mill m 3 Mulig årlig avvirkning (biologisk, teknisk og økonomisk): mill m 3 Skogbruket kan og vil binde og lagre mer CO 2 gjennom: Økt avvirkning Økt planting Økt stående volum av skog

5 Biokarbon som klimatiltak i ferrosilisiumindustrien

6 Lønnsom produksjon av biokarbon? - Best mulig bruk av hele produktstrømmen 50% vann 2/3 Pyrolyse Flytende og gass Tørt trevirke: 50% karbon, 44% oksygen, 6% hydrogen. Over halvparten av karbonet kommer i form av flytende stoffer eller gass. Oksygenet er en utfordring. Øke utbyttet av biokarbon, pyrolyseolje eller gass? 1/3 Biokarbon - Må tilfredsstille strenge krav - Mindre enn 1/3 av massen - Mer enn 1/2 av verdien 33% biokarbonutbytte: Gran: 8 fm 3 trevirke pr tonn biokarbon Eik: 5 fm 3 trevirke pr tonn biokarbon

7 Status for analyser av biokarbon Charcoal from Biogreen Charcoal Charcoal Charcoal Charcoal Charcoal C A C B C50 4A C56 8B C55 6B Not Barked Not Barked Not Barked Not Barked Barked Spruce log Spruce log Spruce log Spruce log Cellulose Chip Temperature 450C 550C 550C 20 min 550C 30 min 550C Moisture Average Dry Average Dry Super Dry Average Dry Average Dry % Ash 5,13 4,58 2,42 2,48 1,74 % Volatiles 19,3 13,2 8,88 7,59 10,1 % Fix C 75,6 82,2 88,7 89,9 88,2 ppm B % P (ICP) 0,072 0,104 0,037 %/100 fix C Ash 6,79 5,57 2,73 2,76 1,97 %/100 fix C B 25,53 16,06 10,01 8,44 11,45 %/100 fix C P (ICP) 0,10 0,13 0,04 Charcoal Yield in Pyrolysis 25,3 21,3 21,5 Calculated Yield 20,4 Superdry: 2%, Average Dry: 7% 800 o C 10 min Prøve ID: C 42 C 42 C mm 5-10 mm +10 mm Godkjent: Wilab nr: A A A Enhet Parameter Analyse Analyse Analyse % Aske % Flyktighet % Fix C % Na % Mg % Al % Si ,056 % K % Ca % V < < < % Ti < % Fe % Ni % Zn % Pb < < < % Bi < < < % Cr % B 0,0091 0,0027 0,0023 Forsøkene har resultert i biokarbon med innhold av flyktige emner mellom 19,3% og 2,3% og fixc 75,6% og 95,3% FixC-utbyttet er ganske stabilt mellom 450 o % C og P (ICP) 800 o C. 0,078 0,031 0,022 Siktefraksjonene har stor forskjell i askeinnhold. Kan antagelig brukes for å redusere askeinnhold. Større råstoffleksibilitet. Enklere prosess. 7

8 8

9 C50 C55 SINTEF Høyt vanninnhold til tross for svært tørt råstoff Ustabilt kondensat med rask utfelling av tunge tjæreforbindelser Vurderer oppgradering av kondensatet i samarbeid med Haldor Topsøe AS Vanskelig å se anvendelser av kondensatet som kan gi verdi Bedre å omdanne kondensat og gass til syntesegass? 9

10 Sammensetning til pyrolysegassen 10

11 «Don t take the stuff to the plant. Take the plant to the stuff!»

12 Siktemaskin Biokarbon fra skruereaktor <5cm CO fra annen kilde Finfraksjon returneres til forgassing og metanolog DME-produksjon evt. jordforbedring Biokarbon i biter med rett størrelse og lavt askeinnhold

13 Mulig utvikling Industriell drift Pilotering FoU-prosjekt

14 Varme Pilotering / Industriell demonstrasjon Flisproduksjon Flistørking Pyrolyse tonn pyrolyseolje? En mobil enhet 16 tonn tørr flis pr dag 4 tonn biokarbon pr dag 960 tonn pyrolysegass? tonn biokarbon?

15 Varme Elektrisitet Industriell drift 2020 Effektive system Effektiv pyrolyse Industriell bruk av alle produkter Pyrolyseanlegg 1 Biokarbon Tørr flis Pyrolyseanlegg 2 Pyrolyseolje Pyrolysegass Pyrolyseanlegg 3