Forvandler Slash til kontanter

En lille virksomhed i Ottawa, Canada, siger, at den har udviklet en økonomisk måde at omdanne Nordamerikas enorme udbud af skovaffald, kaldet slash, til en kulstofneutral væske til elproduktion og kemisk produktion.

Advanced Biorefinerys modulære pyrolysesystem er designet til brug i skoven. Det komplette system inkluderer også en reaktor og en kondensator, som ikke er vist her. (Kredit: Adam Valenta)

Dens tilgang er bygget op omkring et modulopbygget, hurtigt-at-montere pyrolyseanlæg, der kan følge skovningsvirksomheder ind i bushen og direkte konvertere deres resterende afpuds til et rent brændende vedvarende brændstof.

Afpudsningen, også kendt som skovskrå, er de uønskede grene, toppe, stubbe og blade, der fjernes under skovhugst og typisk brændes i bunker ved siden af ​​vejene.

Det er en enorm mængde spildt energi. Alene i USA er 16 procent af træet, der stammer fra skovningsaktiviteter, skråstreg, eller 49 millioner tons i 2004, ifølge det amerikanske energiministerium.

Problemet har været, at skovskråstreg er voluminøst materiale med lav tæthed, som normalt er placeret i fjerntliggende skovningsområder, siger Peter Fransham, formand for Advanced Biorefinery. Dette rigelige, stort set gratis råmateriale er for dyrt at indsamle og transportere, siger han, især hvis det nærmeste raffinaderi er mere end 60 miles væk.

Det varer ikke længe, ​​før omkostningerne ved lastbilkørsel overstiger værdien af ​​biomassen, siger Fransham, der også er ingeniør og forsker. Så Advanced Biorefinery vendte problemet på hovedet. Vi tager maskinen til biomassen i modsætning til biomassen til maskinen, siger han.

Denne maskine er et transportabelt tørdestillationsanlæg, der er i stand til at behandle 55 tørre tons skovskred om dagen til en blanding, der omfatter 60 procent bioolie og 40 procent trækul, aske og syntetisk gas.

Den grønne bioolie – som ikke indeholder svovldioxid og halvdelen af ​​nitrogenoxiden fra konventionel olie – kan brændes i kedler, turbiner og dieselgeneratorer for at producere varme og strøm. Det indeholder også eddikesyre, acetol, glyoxal og myresyre, som kan bruges på en række kemiske markeder, fra fødevarer til gødning.

Og selvfølgelig sænkes transportomkostningerne dramatisk ved at behandle biomassen på stedet og omdanne den til væske med høj densitet, som pakker en masse energi i en brøkdel af volumen, siger Fransham, der har arbejdet på sit system i 18. flere år.

Hvis du ser på værdien, der går ned ad motorvejen, har [indholdet af] en flislastbil en værdi på $1.000, hvorimod et tankskib med bioolie har en værdi på omkring $8.000.

En nøgleinnovation bag Advanced Biorefinerys anlæg er dets modulære og selvforsynende design. Systemet er sammensat af seks moduler, hver omkring otte fod høj, otte fod bred og 20 fod lang. De transporteres nemt med containerlastbil og kan boltes sammen og operationelle inden for en uge efter ankomsten til et websted.

Det, de har i kernen, fungerer meget elegant, siger Rick Whittaker, vicepræsident for investeringer hos Bæredygtig udviklingsteknologi Canada (SDTC), en non-profit fond, der yder tidlig finansiering til renteknologiske virksomheder.

SDTC annoncerede i juli, at det ville bidrage med finansiering til et pilotprojekt, der involverer Advanced Biorefinery og en større skovoperatør i det nordlige Ontario. Nu skal de bevise, at det virker over for kunden. De er klar til at tage det til en større skala, siger Whittaker.

Den hurtige pyrolyseproces, de bruger, er velkendt. Anlægget opvarmer hurtigt biomassen til 1.000 grader F i et iltudsultet miljø, knuser dens molekylære struktur og producerer olien sammen med trækul og gas.

Fransham siger, at mange pyrolyseanlæg, inklusive dem, der er baseret på populære, men komplekse fluidbed-design, var vanskelige at skalere op uden at ofre modularitet. Han besluttede at designe et mere fleksibelt og enkelt system, hvor biomassen næsten øjeblikkeligt fordampes af varme stålhagl, som overfører varme mere effektivt end andre tilgange.

For at gøre processen mere energieffektiv cirkuleres stålhaglerne ved hjælp af snegle i stedet for mere energikrævende trykluftblæsere. Trækul og gasser, der produceres, opfanges fra de varme dampe og genbruges som brændstof til at drive systemet og fortørre skråstykket, som kan indeholde op til 50 procent vand.

Franshams firma kom ind i det ret tidligt, og de er en af ​​de første til at tale om det og faktisk begynde at bygge denne slags maskine, siger David Layzell, ekspert i bioenergi og plantevidenskab ved Queen's University i Kingston, Ontario.

Layzell, der også fungerer som administrerende direktør og forskningsdirektør for biomasse-tænketanken BIOCAP Canada Foundation , siger Franshams tidlige arbejde begynder at inspirere andre på området. Konkurrence mellem disse grupper, der alle forsøger at få det til at fungere, er præcis, hvad vi har brug for, siger han.

Teknologien har også fanget Ontario-regeringens interesse. For to år siden tog provinsens minister for naturressourcer en rutinemæssig flyvning over det nordlige Ontario og blev chokeret over at se røgfaner, der dukkede op fra klynger af skovskråninger, der blev brændt ved vejkanten. Han syntes, det var en skam, at det hele går i vejret, siger Larry Skinkle, biomassekoordinator for skovsektionen i ministeriet. Efter at have undersøgt en række teknologier kontaktede ministeriet Fransham og bad ham bygge en prototype til provinsen.

Skinkle siger, at regeringen, der anerkender, at teknologien kan låse op for en ny indtægtsstrøm for en kæmpende skovindustri, samtidig med at de opnår miljømål, håber, at et demonstrationsanlæg vil anspore til test af systemet i hele industrien.

Det er blevet bygget, siger han. Det næste trin er at transportere det ind i bushen for at demonstrere den fulde transportabilitet af det.

Det modulære design gør det nemt at transportere. Vedligeholdelse og reparationer er også mindre forstyrrende. Hvis et af modulerne er beskadiget på grund af en gaffeltruck, der kører ind i det, kunne vi tage det modul ud, sætte en erstatning i og være i gang igen på ingen tid, siger Fransham og tilføjer, at der kan opgraderes til individuelle moduler uden slå hele anlægget ud af drift.

Fransham vurderer, at med 2.000 af hans maskiner installeret i Ontario, kan der produceres nok grøn olie hver dag til at levere elektrisk energi til to millioner hjem. Men markedsmulighederne strækker sig naturligvis over USA og Canada, såvel som til skovdrift i Kina og Indien, hvor distribueret brændstofproduktion og energiproduktion kunne være et perfekt match til fjerntliggende samfund.

For at udnytte det amerikanske marked deler Advanced Biorefinery sin intellektuelle ejendom med Florence, AL-baseret Renewable Oil International , som forsøger at etablere sit eget demonstrationsanlæg i Massachusetts.

Canada er ikke et stort nok marked til, at disse fyre kan gå efter, siger Sustainable Developments Whittaker. Så vi opfordrer dem til, efter at de har bevist det, virkelig at ekspandere globalt. Ligesom tendensen inden for distribueret energiproduktion, mener Whittaker, at konceptet med distribueret biobrændstofproduktion har lignende potentiale. Det giver meget økonomisk mening at gøre.

Queen's Layzell siger, at det bedste ved at omdanne biomasseaffald, uanset om det er skovskråninger eller afgrøderester, til bioolie eller ethanol, er, at du får langt mere energi ud, end du putter i. Hvis dyrkning af majs til fremstilling af ethanol kun producerer 1,5 gange energiudbyttet, han vurderer, at brugen af ​​skovaffald giver mindst et firedobbelt afkast.

Efterhånden som virksomheder som Advanced Biorefinery og andre begynder at implementere disse teknologier, vil der være forbedringer af energieffektiviteten og andre gevinster, siger Layzell. Hvis du kan få fire [gange energiafkastet] nu, kan du måske få seks om 15 år. Der er en mulighed for at bevise det, men vi er virkelig i de tidlige stadier.

skjule