Förvandla Slash till Cash

Ett litet företag i Ottawa, Kanada, säger att det har utvecklat ett ekonomiskt sätt att förvandla Nordamerikas stora utbud av skogsavfall, kallat slash, till en kolneutral vätska för elproduktion och kemisk produktion.

Advanced Biorefinerys modulära pyrolyssystem är designat för användning i skogen. Det kompletta systemet inkluderar även en reaktor och en kondensor, som inte visas här. (Kredit: Adam Valenta)

Dess tillvägagångssätt är uppbyggt kring en modulär, snabbmonterad pyrolysanläggning som kan följa med avverkningsföretag in i bushen och direkt omvandla sina överblivna avverkningar till ett rent brinnande förnybart bränsle.

Avklippningen, även känd som skogssned, är oönskade grenar, toppar, stubbar och löv som tas bort under avverkning och vanligtvis bränns i högar vid sidorna av vägar.

Det är en enorm mängd bortkastad energi. Bara i USA är 16 procent av virket som härrör från avverkningsaktiviteter slash, eller 49 miljoner ton 2004, enligt det amerikanska energidepartementet.

Problemet har varit att skogsslash är skrymmande material med låg densitet som vanligtvis ligger i avlägsna avverkningsområden, säger Peter Fransham, VD för Advanced Biorefinery. Detta rikliga, i stort sett fria råmaterial är för dyrt att samla in och transportera, säger han, särskilt om det närmaste raffinaderiet är mer än 60 mil bort.

Det tar inte lång tid innan kostnaden för lastbilstransporter överstiger biomassans värde, säger Fransham, som också är ingenjör och forskare. Så Advanced Biorefinery vände problemet på huvudet. Vi tar maskinen till biomassan i motsats till biomassan till maskinen, säger han.

Den maskinen är en transportabel torrdestillationsanläggning som kan bearbeta 55 torra ton skogshugg per dag till en blandning som innehåller 60 procent bioolja och 40 procent träkol, aska och syntetisk gas.

Den gröna biooljan – som inte innehåller svaveldioxid och hälften av kväveoxiden i konventionell olja – kan brännas i pannor, turbiner och dieselgeneratorer för att producera värme och kraft. Den innehåller också ättiksyra, acetol, glyoxal och myrsyra, som kan användas på ett antal kemiska marknader, från livsmedel till gödningsmedel.

Och naturligtvis sänks transportkostnaderna dramatiskt genom att bearbeta biomassan på plats och omvandla den till vätska med hög densitet, som packar mycket energi på en bråkdel av volymen, säger Fransham, som har arbetat med sitt system i 18 år. år.

Om du tittar på värdet som går längs motorvägen, har [innehållet i] en flislastbil ett värde av 1 000 USD, medan en tankbil med bioolja har ett värde på cirka 8 000 USD.

En nyckelinnovation bakom Advanced Biorefinerys anläggning är dess modulära och självförsörjande design. Systemet består av sex moduler, var och en ungefär åtta fot hög, åtta fot bred och 20 fot lång. De transporteras lätt med containerbil och kan skruvas ihop och fungera inom en vecka efter ankomsten till en plats.

Det de har i kärnan fungerar väldigt elegant, säger Rick Whittaker, vice vd för investeringar på Hållbar utvecklingsteknik Kanada (SDTC), en icke-vinstdrivande stiftelse som tillhandahåller finansiering i tidiga skeden till företag inom ren teknik.

SDTC meddelade i juli att de skulle bidra med finansiering till ett pilotprojekt som involverar Advanced Biorefinery och en stor skogsoperatör i norra Ontario. Nu måste de bevisa att det fungerar för kunden. De är redo att ta det till en större skala, säger Whittaker.

Den snabba pyrolysprocessen de använder är bekant. Anläggningen värmer snabbt upp biomassan till 1 000 grader F i en syresvält miljö, krossar dess molekylära struktur och producerar oljan, tillsammans med träkol och gas.

Fransham säger att många pyrolysanläggningar, inklusive de som är baserade på populära men komplexa fluidbäddskonstruktioner, var svåra att skala upp utan att offra modularitet. Han bestämde sig för att designa ett mer flexibelt och enkelt system där biomassan nästan omedelbart förångas av heta stålkulor, som överför värme mer effektivt än andra metoder.

För att göra processen mer energieffektiv cirkuleras stålkulan med hjälp av skruvar istället för mer energikrävande tryckluftsfläktar. Träkolet och gaserna som produceras fångas upp från de heta ångorna och återvinns som bränsle för att driva systemet och förtorka slashen, som kan innehålla upp till 50 procent vatten.

Franshams företag kom in i det ganska tidigt, och de är en av de första som pratar om det och att faktiskt börja bygga den här typen av maskiner, säger David Layzell, expert på bioenergi och växtvetenskap vid Queen's University i Kingston, Ontario.

Layzell, som också fungerar som VD och forskningschef för tankesmedjan för biomassa BIOCAP Canada Foundation , säger Franshams tidiga arbete börjar inspirera andra inom området. Konkurrens mellan dessa grupper som alla försöker få det att fungera är precis vad vi behöver, säger han.

Tekniken har också fångat Ontarios regerings intresse. För två år sedan tog provinsens naturresursminister en rutinflygning över norra Ontario och blev chockad över att se rökplymer komma upp från kluster av skog som brändes vid vägkanten. Han tyckte att det var synd att allt går i luften, säger Larry Skinkle, biomassasamordnare för skogsavdelningen på ministeriet. Efter att ha undersökt ett antal tekniker kontaktade ministeriet Fransham och bad honom bygga en prototyp för provinsen.

Skinkle säger att regeringen, som inser att tekniken kan låsa upp en ny intäktsström för en kämpande skogsindustri, samtidigt som miljömålen uppnås, hoppas att en demonstrationsanläggning kommer att stimulera till branschomfattande testning av systemet.

Det är byggt, säger han. Nästa steg är att transportera den in i busken för att visa den fulla transporterbarheten av den.

Den modulära designen gör den lätt att transportera. Underhåll och reparationer är också mindre störande. Om en av modulerna är skadad på grund av att en gaffeltruck kör in i den, kan vi ta ut den modulen, sätta in en ersättare och vara igång igen på nolltid, säger Fransham och tillägger att uppgraderingar kan göras till enskilda moduler utan att slå hela anläggningen ur drift.

Fransham uppskattar att med 2 000 av hans maskiner installerade över hela Ontario, skulle tillräckligt med grön olja kunna produceras varje dag för att leverera elektrisk energi till två miljoner hem. Men marknadsmöjligheterna sträcker sig naturligtvis över USA och Kanada, såväl som till skogsbruk i Kina och Indien, där distribuerad bränsleproduktion och energiproduktion kan vara en perfekt match för avlägsna samhällen.

För att utnyttja den amerikanska marknaden delar Advanced Biorefinery sina immateriella rättigheter med Florence, AL-baserade Renewable Oil International , som försöker etablera sin egen demonstrationsanläggning i Massachusetts.

Kanada är inte en tillräckligt stor marknad för de här killarna att gå efter, säger Sustainable Developments Whittaker. Så vi uppmuntrar dem, efter att de har bevisat det, att verkligen expandera globalt. Liksom trenden inom distribuerad energiproduktion, tror Whittaker att konceptet med distribuerad biobränsleproduktion har liknande potential. Det är mycket ekonomiskt vettigt att göra.

Queen's Layzell säger att det bästa med att omvandla biomassavfall, vare sig det är skogsstrån eller skörderester, till bioolja eller etanol är att du får ut mycket mer energi än du stoppar i dig. Om odling av majs för att göra etanol endast producerar 1,5 gånger energiåterbäringen, han uppskattar att användningen av skogsavfall ger minst en fyrfaldig avkastning.

När företag som Advanced Biorefinery och andra börjar implementera dessa tekniker kommer det att bli energieffektiviseringar och andra vinster, säger Layzell. Om du kan få fyra [gånger energiåterbäringen] nu, kanske du kan få sex på 15 år. Det finns en möjlighet att bevisa det, men vi är verkligen i ett tidigt skede.

Dölj