211service.com
Förgasning av biomassa med solljus
Sundrop Fuels , en startup baserad i Louisville, CO, säger att den har utvecklat ett renare och mer effektivt sätt att förvandla biomassa till syntetiska bränslen genom att utnyttja den intensiva värmen från solen för att förånga trä och grödor. Dess process kan producera dubbelt så mycket bensin eller diesel per ton biomassa jämfört med konventionella biomassaförgasningssystem, hävdar företaget.
Bakningsbiomassa: Sundrop Fuels har byggt en FoU-anläggning för solenergiförgasning i Colorado.
Förgasning sker när torr biomassa eller andra kolbaserade material värms upp till över 700 ºC i närvaro av ånga. Vid dessa temperaturer omvandlas det mesta av biomassan till en syntetisk gas. Denna syngas består av väte och kolmonoxid, som är de kemiska byggstenarna för högvärdiga bränslen som metanol, etanol och bensin.
Men värmen som krävs för denna process kommer vanligtvis från att en del av biomassan förgasas. Det slutar med att du bränner 30 till 35 procent av biomassan, säger Alan Weimer , professor i kemiteknik vid University of Colorado, Boulder.
För några år sedan började Weimer och hans forskargrupp titta på sätt att använda koncentrerad solvärme för att driva förgasningsprocessen. Det fungerade så bra att Weimer och Chris Perkins , doktoranden som kom på idén, fortsatte med att grunda Copernican Energy för att kommersialisera metoden. Copernican förvärvades av Sundrop Fuels 2008, och dess solreaktorteknologi är nu i hjärtat av en 1,5 megawatts termisk solcellsförgasningsdemonstrationsanläggning i Colorado.
Förgasningssystemet består av keramiska rör som passerar genom en ugn. Förgasaren är monterad på toppen av ett torn omgivet av ett fält av solkoncentrerade speglar som reflekterar solljus tillbaka till ugnen. När biomassan tappas genom de intensivt varma keramiska rören förångas den till syngas.
Weimer, en före detta ingenjör i Dow Chemical, säger att systemet är agnostiskt för de typer av biomassa det kan bearbeta. Det är som en slägga på grund av de (1 200 till 1 300 ºC) temperaturerna den arbetar vid, säger han och förklarar att konventionell förgasning använder lägre temperaturer för att försöka minimera volymen biomassa som används för att driva processen. Men att hålla temperaturen lägre utgör ett annat problem. Förgasning vid temperaturer under 1 000 ºC lämnar efter sig tjära. Och den där tjäran är dyr att bli av med, säger Weimer. Om du lämnar den där inne kommer den att döda dina katalysatorer nedströms när du försöker omvandla din produkt till (flytande) bränsle.
De högre temperaturerna ger också en bättre kvalitet på syngas. Konventionell förgasning producerar vanligtvis en syngasblandning som är hälften väte och hälften kolmonoxid. Sundrops process uppnår ett förhållande mellan väte och CO på två till ett.
Jag kan säga er att ekonomin har tittats på ganska omfattande, och idén om att kunna producera bensin för mindre än 2 dollar per gallon utan subventioner, vi tror att det är ett verkligt antal, säger Weimer. Den ekonomiska uppsidan blir ännu större om koldioxidprissättningen blir verklighet, eftersom den soldrivna processen resulterar i en minskning av utsläppen av växthusgaser jämfört med konventionell bränsleproduktion. Nyckeln är nu att designa en skalbar solreaktor.
Ajay Dalai, docent i kemiteknik vid University of Saskatchewan, säger att det är fördelaktigt att driva förgasning med solenergi, men det kan visa sig vara svårt. När du överför värmen till röret, hur ser du till att den distribueras ordentligt genom biomassan? Att kontrollera värmeöverföring och temperaturnivåer kommer att vara nyckeln, säger han.
Wayne Simmons, verkställande direktör för Sundrop Fuels,
underskattar inte utmaningarna med att kommersialisera tekniken. Han erkänner till exempel att de största biomassaresurserna inte finns där de största solresurserna finns. Ändå finns det viss vedartad biomassa i sydvästra USA, där Sundrop planerar att bygga sin första kommersiella anläggning. Stater som New Mexico och Arizona, till exempel, gallrar regelbundet sina skogar för att minska risken för skogsbränder. Men för att få tillgång till mer råmaterial tittar Sundrop också på att transportera energigrödor, som switchgrass, med järnväg från så långt norrut som Kansas och så långt österut som Texas.
Bygget av Sundrops första kommersiella anläggning beräknas påbörjas i år. Företaget planerar att koppla ihop sin solcellsförgasningsanläggning med ett bioraffinaderi i pilotskala som kan producera upp till åtta miljoner liter transportbränsle årligen. Det siktar på 2015 för ett fullskaligt bioraffinaderi som kan producera 100 miljoner gallon per år.
Företaget har lockat några nyckelinvesterare, inklusive riskkapitalbolaget Kleiner Perkins Caufield & Byers.