Forgasning af biomasse med sollys

Sundrop brændstoffer , en startup baseret i Louisville, CO, siger, at den har udviklet en renere og mere effektiv måde at omdanne biomasse til syntetiske brændstoffer ved at udnytte solens intense varme til at fordampe træ og afgrødeaffald. Dens proces kan producere dobbelt så meget benzin eller diesel pr. ton biomasse sammenlignet med konventionelle biomasseforgasningssystemer, hævder virksomheden.

Bagebiomasse: Sundrop Fuels har bygget et solarforgasnings-F&U-anlæg i Colorado.

Forgasning opstår, når tør biomasse eller andre kulstofbaserede materialer opvarmes til over 700 ºC i nærvær af damp. Ved de temperaturer omdannes det meste af biomassen til en syntetisk gas. Denne syngas består af brint og kulilte, som er de kemiske byggesten til brændstoffer af højere værdi som methanol, ethanol og benzin.

Men den varme, der kræves til denne proces, kommer normalt fra en del af biomassen, der forgasses. Du ender med at brænde 30 til 35 procent af biomassen, siger Alan Weimer , en kemiingeniørprofessor ved University of Colorado, Boulder.

For et par år siden begyndte Weimer og hans forskerhold at se på måder at bruge koncentreret solvarme til at drive forgasningsprocessen. Det fungerede så godt, at Weimer og Chris Perkins , den kandidatstuderende, der kom med ideen, fortsatte med at stifte Copernican Energy for at kommercialisere tilgangen. Copernican blev opkøbt af Sundrop Fuels i 2008, og dens solreaktorteknologi er nu i hjertet af et 1,5 megawatt termisk solarforgasningsdemonstrationsanlæg i Colorado.

Forgasningssystemet består af keramiske rør, der passerer gennem en ovn. Forgasseren er monteret på toppen af ​​et tårn omgivet af et felt af solkoncentrerende spejle, der reflekterer sollys tilbage til ovnen. Når biomassen tabes gennem de intenst varme keramiske rør, fordampes den til syngas.

Weimer, en tidligere Dow Chemical-ingeniør, siger, at systemet er agnostisk over for de typer biomasse, det kan behandle. Det er som en forhammer på grund af de (1.200 til 1.300 ºC) temperaturer, den opererer ved, siger han og forklarer, at konventionel forgasning bruger lavere temperaturer for at forsøge at minimere mængden af ​​biomasse, der bruges til at brænde processen. Men at holde temperaturen lavere udgør et andet problem. Forgasning ved temperaturer under 1.000 ºC efterlader tjære. Og den tjære er dyr at komme af med, siger Weimer. Hvis du efterlader det derinde, vil det ende med at dræbe dine katalysatorer nedstrøms, når du forsøger at omdanne dit produkt til (flydende) brændstof.

De højere temperaturer giver også en bedre kvalitet af syngas. Konventionel forgasning producerer typisk en syntesegasblanding, der er halvt brint og halvt kulilte. Sundrops proces opnår et brint-til-CO-forhold på to til én.

Jeg kan fortælle dig, at økonomien er blevet set ret grundigt på, og ideen om at kunne producere benzin til mindre end 2 dollars pr. gallon uden tilskud, vi mener, at det er et reelt tal, siger Weimer. Den økonomiske opside er endnu større, hvis kulstofpriserne bliver en realitet, fordi den soldrevne proces resulterer i en reduktion i drivhusgasemissionerne sammenlignet med konventionel brændstofproduktion. Nøglen er nu at designe en skalerbar solreaktor.

Ajay Dalai, lektor i kemiteknik ved University of Saskatchewan, siger, at det er en fordel at drive forgasning med solenergi, men at det kan vise sig vanskeligt. Når du overfører varmen til røret, hvordan sikrer du dig så, at den fordeles grundigt gennem biomassen? Styring af varmeoverførsel og temperaturniveauer vil være nøglen, siger han.

Wayne Simmons, administrerende direktør for Sundrop Fuels,

undervurderer ikke udfordringerne ved at kommercialisere teknologien. Han erkender for eksempel, at de største biomasseressourcer ikke er placeret der, hvor de største solressourcer er. Alligevel eksisterer der noget træagtig biomasse i det sydvestlige USA, hvor Sundrop planlægger at bygge sit første kommercielle anlæg. Stater som f.eks. New Mexico og Arizona tynder jævnligt deres skove for at mindske risikoen for skovbrande. Men for at få adgang til mere råmateriale kigger Sundrop også på transport af energiafgrøder, såsom switchgrass, med jernbane fra så langt nord som Kansas og så langt østpå som Texas.

Byggeriet af Sundrops første kommercielle anlæg forventes påbegyndt i år. Virksomheden planlægger at koble sit solcelleforgasningsanlæg med et bioraffinaderi i pilotskala, der kan producere op til otte millioner gallons transportbrændstof årligt. Det sigter mod 2015 for et fuldskala bioraffinaderi, der kan producere 100 millioner gallons om året.

Virksomheden har tiltrukket nogle nøgleinvestorer, herunder venturekapitalfirmaet Kleiner Perkins Caufield & Byers.

skjule