Nyt forsøgsanlæg på DTU skal give billig biobenzin

Træspåner bliver til biobenzin. Men det er bare et eksempel på biomasse, der i fremtiden kan konverteres til flydende brændsler. Illustration: DTU

Lige nu er det træspåner, som forsvinder ind i den nye forsøgsopstilling på DTU Kemiteknik, men på længere sigt, skal mange forskellige typer af biomasse konverteres til flydende brændsler, siger professor Anker Degn Jensen, der er leder af forskningsprojektet H2CAP (Hydrogen Assisted Catalytic Biomass Pyrolysis for Green Fuels).

Læs også: Omstridt bioethanolfabrik udskydes tre år

Formålet er at fremstille bioolie, en blanding af benzin og diesel, ud fra restprodukter som halm og træ. Den type brændstoffer vil direkte kunne gå ind og erstatte benzin og diesel i den eksisterende infrastruktur, for eksempel på almindelige tankstationer:

Processkemaet bag fremstilling af bioolie på prototypeanlægget hos H2CAP. Foreløbige forsøg er udført med træflis, men forskerne regner også med at teste anlægget med andre typer af biomasse, for eksempel halm. Illustration: DTU

»Man skal selvfølgelig være varsom med spådomme, når vi kun har gennemført test i lille skala, men de termodynamiske beregninger vores partner på DTU-Mekanik har gennemført, får os til at tro, at vores teknik kan gå hen og blive den mest effektive til direkte konvertering af biomasse til flydende og gasformige brændsler og muligvis også den billigste,« siger Anker Degn Jensen.

Brint tilføjes straks

Grundideen i konceptet fra DTU, der altså er blevet afprøvet på laboratorieskala, består af en reaktor, hvor biomasse føres ind under højt tryk, mellem 15 og 25 bar og cirka 450 grader Celsius.

I reaktoren er der en katalysator, som også fungerer som varmemedium så biomassen opvarmes lynhurtigt. Samtidig ledes brint ind i reaktoren så biomassen og katalysatoren svæver på et tæppe af brint i bunden:

»Selve processen er en almindelig pyrolytisk proces, hvor biomassen krakker og danner bioolie og biogas. Fordi der er brint og en katalysator til stede, så reagerer disse direkte videre til et produkt, der består af cirka 20-40 procent benzin og 60-80 procent diesel, samt biogas,« forklarer Anker Degn Jensen. Efterfølgende ledes den dampformige bioolie over i endnu en reaktor, hvor resterne af ilt fjernes.

Læs også: Energistyrelsen slår fast: Andengenerations biobrændstof behøver støtte

Processen adskiller sig fra hidtidige forsøg, fordi den er i stand til at fjerne al den reaktive ilt i biogasmolekylerne under selve processen. Tidligere har det været gjort i en separat proces:

»Men når man varmer bioolien op igen, så vil dannes tjære og andre tunge stoffer og katalysatoren kokser til med det samme,« siger Anker Degn Jensen.

Brint fra vind og sol

For at kunne fremstille de kendte brændstoffer som benzin og diesel er det, som nævnt tidligere, nødvendigt at tilføre brint til processen.

Den brint kan for eksempel komme fra elektrolyse af vand med el fra vind- eller solkraft. Men det kan også komme fra selve processen, idet biogassen via reformering kan omdannes til brint og indgå i processen.

De foreløbige resultater viser, at forskerne er i stand til at omdanne 54 procent af energien i træet til bio-benzin og -diesel. Det er allerede nu højere, end hvad der er muligt, når der i dag fremstilles ethanol fra biomasse. Målet er at nå en udnyttelsesgrad af energien i biomassen på 60-70 procent.

Læs også: Biodiesel er næsten dobbelt så sort for klimaet som fossil diesel

Et af de næste skridt for forskerne er at kigge på den katalysator, der bruges. Det er i dag en standard-katalysator fra Haldor Topsøe, som også er en del af H2CAP:

»Men vi har nogle ideer til at udskifte de relativt dyre koboltholdige katalysatorer med mere prisbillige materialer,« siger Anker Degn Jensen.

H2CAP-projektet er et samarbejde mellem DTU Kemiteknik, DTU Mekanik, Stanford University, Karlsruhe Institute of Technology og Haldor Topsøe A/S. Projektet finansieres af Innovationsfonden.

Se DTU's 360-graders video af anlægget her:

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

"De foreløbige resultater viser, at forskerne er i stand til at omdanne 54 procent af energien i træet til bio-benzin og -diesel."

Hvis nu brinten regnes med i energien der puttes ind, hvordan bliver procenten så?

  • 10
  • 2

hvis nu de 46% der bliver tilovers, bruges til at fremstille brint eller som spildvarme til fjernvarme, fortrænger et brændstof, der så bliver grundlag for brint produktion, hvad bliver procenten så ,Svend. Som oftest har kejseren tøj på og drengen er bare ignorant.

  • 1
  • 13

Hej Svend

Hvis man tager udgangspunkt i fremstilling af oktan C8H18 ud fra cellulose C6H12O6 kan man opstille flg. brutto ligning:

4 C6H12O6 + 27 H2 → 3 C8H18 + 24 H2O

Ud fra energidensiteterne for brint og cellulose kan man så beregne at brint bidrager med ca. 39% af brandværdien og cellulose bidrager med ca. 61% af brandværdien.

Ser man på energidensiteten for den dannede oktan mængden udgør denne ca. 80% af den samlede energidensitet i brint og cellulose. Der ”tabes” således ca. 20% energi til ”omgivelserne” teoretisk set, ved 100% omdannelse af cellulosen. I praksis kan det se meget anderledes ud, f.eks at der formentlig også dannes CO2?

Med venlig hilsen Peter Vind Hansen

  • 5
  • 1

hvis nu de 46% der bliver tilovers, bruges til at fremstille brint eller som spildvarme til fjernvarme, fortrænger et brændstof, der så bliver grundlag for brint produktion, hvad bliver procenten så ,Svend. Som oftest har kejseren tøj på og drengen er bare ignorant.

Jeg må indrømme at jeg heller ikke er sikker på hvad der var for nogle tal artiklen præsenterer. De 54% er det den del af energien i biomassen der bliver til biofuel? Eller er de 54% den del af den samlede energi der tilføres biofuel anlæget. Dvs. energien i både biomassen, brinten og den forbrugte procesenergi? Det gør vel en forskel.

Og så kan jeg forstå at det bliver billigt. Hvad er billigt? Hvad regner man med at kunne producere biofuel til pr kWh brændvædi?

Artiklen forekommer mig upræcis og med utilstrækkelige oplysninger.

  • 7
  • 0

Ved termokemiske metoder til production af biobrændstoffer opnår man den højeste virkningsgrad ved de laveste temperature. Jo lavere temperature man varmer reaktanterne op til jo mindre er varmetabet og jo mere kemisk energi er der til rådighed til production af biobrændsel.

Men lave temperaturer giver det betydelige udfordringer med hensyn til at fjerne uønskede forureninger I de mellemprodukter der dannes I processen.

En tryksat pyrolyse ved 15-25 bar producerer 5-20 % af energien som tjære. Tjære er en kompleks blanding af mange tusinde stoffer der giver anledning til en lang række forskellige håndterings udfordringer der hidtil har væretsvære at få til at virke stabilt til en tilstrækkelig lav omkostning.

En af udfordringerne er at den tjære der producers I pyrolyseprocessen er at den indeholder aske. Biomasseaske indeholder stortset alle grundstoffer I større eller mindre mængder. Det medfører at katalysatoren forurenes og mister sin katalytiske effect. Hvis man skal opnå en acceptable levetid på katalysatoren skal der ofres betydelige ressourcer på at opnå en ren gas.

Der skal mere end "de termodynamiske beregninger vores partner på DTU-Mekanik har gennemført, " for at den slags projekter bliver succesfulde og kommercielle.

  • 0
  • 2

Kigger jeg på systemet som en Black-Box, Energi ind vs Energi ud så kan jeg forholde mig til det.

Energi ind = Vindmøllestrøm + Biomasse Energi ud = fremdrift af bil

Selv med en påtaget utopisk tanke om en 100% effektiv process ifm. produktionen af denne type biobenzin, så vil den totale energi effektivitet være ret lav.

At brænde benzin af i en bil er voldsomt spild af energi, maksimalt 30% af energien konverteres til fremdrift.

Og hvis de så oven i købet starter med at sige 46% af biomasse energien går tabt ifm produktionen af benzin så kommer vi ned omkring 15-18% total effektivitet, hvis vel og mærke at resten af processen er 100% effektiv.

  • 1
  • 1

Hej Thomas Kock og Magnus Stummann

Hvis jeg ikke tager meget fejl af hydropyrolyse processen, så foregår forbrændingen af biomassen i en atmosfære af rent brint. Og det er noget helt andet end forbrænding (pyrolyse) af biomasse i en atmosfære af luft.

Med venlig hilsen Peter Vind Hansen

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten