n KEMITEKNIK Fremstilling af CO2-neutral benzin og diesel - ved katalytisk hydropyrolyse af biomasse - en spændende teknologi med mulighed for energilagring. Af Magnus Zingler Stummanna, Martin Høja, Peter Arendt Jensena, Jostein Gabrielsenb, Lasse Røngaard Clausenc og Anker Degn Jensena a Institut for Kemiteknik, DTU b Haldor Topsøe A/S c Institut for Mekanisk Teknologi, DTU Siden 1965 er verdens energiforbrug mere end femdoblet og forbruget forventes at fortsætte med at stige i fremtiden. Imens mindskes reserverne af fossilt brændstof hastigt og CO2-udledningen fra forbrændingen af fossile brændstoffer medfører global opvarmning. Vi har derfor brug for hurtigt at finde bæredygtige måder at producere flydende brændstoffer til transportformål, i særdeleshed til fly og lastbiler. En af de mest udbredte vedvarende energiteknologier er vindmøller. Vind- energi udgjorde 42% af Danmarks forsyning af elektricitet i 2015, men ulempen ved vindmøller er, at elproduktionen fluktuerer, hvilket allerede nu resulterer i, at der i perioder produceres mere strøm, end vi bruger, og i andre perioder ikke produceres nogen væsentlig mængde vindmøllestrøm. Andre vedvarende energikilder såsom sol- og bølgeenergi har samme ulempe. Der er derfor behov for nye effektive metoder til at lagre overskydende energi. En måde at lagre denne overskydende energi på er at bruge den i omdannelse af biomasse, såsom træ, halm og alger, til flydende kulbrinter der kan lagres og bruges i den eksisterende transportinfrastruktur. Dette kan gøres ved hjælp af katalytisk hydropyrolyse. Olie produceret fra biomasse er i modsætning til fossil olie i udgangspunktet CO2-neutralt, hvis den fremstilles fra bæredygtigt producerede skov- og landbrugsprodukter. Figur 1. Procesdiagram for fremstilling af olie ved hjælp af katalytisk hydropyrolyse og koblingen med fremstilling af hydrogen ved elektrolyse af vand ved brug af strøm fra vind- eller solenergi. WGS: Water-Gas-Shift. Kendte teknologier sættes sammen til en ny proces Pyrolyse er en kendt og velundersøgt proces, hvor biomasse hurtigt opvarmes til 500-550°C i en oxygenfri atmosfære. Derved nedbrydes biomassen til koks, bio-olie og gas. Den dannede bio-olie har imidlertid et højt indhold af vand og oxygenater som f.eks. sukkerfragmenter, carboxylsyrer, aldehyder og phenoler, hvilket gør, at den ikke er lagerstabil, at den danner fast koks ved opvarmning, har en lav pH-værdi og lav brændværdi i forhold til benzin og diesel. Ved hydrogenering kan bio-olien omdannes til en blanding af benzin og diesel ved at fraskille oxygen som vand. Dette gøres under højt tryk (op til 100 bar), moderat temperatur (250 til 350°C) og ved brug af en katalysator. Desværre har katalysatoren i denne proces en kort levetid. Dette skyldes, at den meget reaktive olie, som nævnt ovenfor, polymeriserer og danner koks, når den opvarmes, hvilket deaktiverer katalysatoren og tilstopper reaktoren. I katalytisk hydropyrolyse kombineres pyrolyse og hydrogenering i ét trin. Dette gør, at de reaktive oxygenater reagerer med hydrogen på overfladen af katalysatoren, så snart de bliver dannet og derved passiveres de, før de polymeriserer og deaktiverer katalysatoren. Herved fjernes omkring 95% af oxygen i bio-olien og de resterende, mindre reaktive 5% kan fjernes ved at sende olien gennem en traditionel hydrogeneringsreaktor, som normalt bruges til at fjerne svovl fra fossil olie. Ud over olie dannes vand, der faseseparerer fra olien ved den efterfølgende kondensation, og der dannes lette gasser og en koksrest. Ved at brænde eller forgasse koksen kan man udnytte den til produktion af elektricitet eller fjernvarme. De lette gasser består blandt 18 Dansk Kemi, 99, nr. 2, 2018 -
Download PDF fil
Se arkivet med udgivelser af Dansk Kemi her
TechMedias mange andre fagblade kan læses her