211service.com
Ta Pulp till pumpen
Massa- och pappersfabriker kan snart fungera som bioraffinaderier om finansieringen av ett svenskt förgasningsprojekt är något som tyder på. Eftersom gaspriserna har sjunkit i höst och hotar att få vissa innovatörer av biobränslen att lägga ner sin verksamhet, Chemrec har dragit in en ström av bidrag och investeringar som backar upp en process för att förvandla den svartlut som blir över från massa- och pappersblekning till ett rentbrännande syntetiskt biobränsle.
Svartlut: Chemrecs förgasningsanläggning i New Bern, NC. Pappersbruket där förbrukar upp till 330 ton svartlut per dag – en blandning av frätande kemikalier och löst ved som blir över från blekning av massa för papperstillverkning. Den producerar för närvarande en ren brinnande gas som ger värmeenergi till bruket och återvinner de frätande kemikalierna.
Chemrec fick 20 miljoner dollar i riskkapitalfinansiering tidigare denna månad och ytterligare 300 000 dollar från det amerikanska energidepartementet denna vecka för att bedöma möjligheten att tillämpa sin process vid ett massabruk i Escanaba, MI. Det Stockholmsbaserade företaget ökade redan på FoU genom ett EU-stödt forskningskonsortium på 37 miljoner dollar som involverade sju europeiska industriföretag som lanserades i september.
En del av attraktionen är den ekologiska profilen av biobränslet som genereras med Chemrecs process, dimetyleter (DME), som kan användas som ersättning för flytande petroleumgas (LPG) och diesel. Mitt i växande ångest över de ekologiska effekterna av produktionen av biobränslen och de störningar som orsakas av livsmedelsproduktionen har nyligen genomförda analyser, som EU:s Förnya studier av andra generationens biobränslen, har funnit att DME tillverkad av biomassaförgasning ger den högsta minskningen av växthusgaser till lägsta kostnad.
Hjärtat i Chemrecs teknologi är en förgasningsprocess som förvandlar svartlut till en blandning av kolmonoxid, väte och CO2 som kallas syntesgas, eller syngas, för kort. Förgasning av kol är redan en blomstrande verksamhet i Kina, där den resulterande syngasen omvandlas till kemikalier och bränslen. Och förgasning av flis ökar också. Till exempel är kanadensiska Nexterra Energy en av flera utvecklare som installerar små kraftverk som förgasar träflis och bränner den resulterande syngasen för att generera kraft och värme för bostadsområden.
Men svartlut är ett självklart råmaterial för biomassaförgasning. Massabruken tar redan hand om att samla in massor av biomassa, och som vätska är spillluten lättare att mata in i förgasaren än fasta bitar av biomassa. I praktiken har dock detta avfall visat sig vara svårt att förgasa. Den blandade framgången hittills för utvecklare av svartlutsförgasning ThermoChem Recovery International , baserat i Baltimore, exemplifierar utmaningen. Av två storskaliga installationer som använder ThermoChems teknologi är en fortfarande igång, medan den andra har aldrig använts kommersiellt på grund av förgasarens designfel .
Chemrecs vd Jonas Rudberg förklarar att svartluten är särskilt svår att hantera på grund av de mycket frätande oorganiska kemikalierna, som natriumhydroxid, som används för att bryta ner massan. I Chemrecs reaktordesign matar svartlut och rent syre in från toppen en 1 800 °C eldklot i mitten av reaktorn. Det mesta av det lösta veden i svartluten bildar syngas och rinner ut ur reaktorn.
De oorganiska kemikalierna bildar emellertid en smält smälta av natriumsulfid och natriumkarbonat på de värmeskyddande keramiska plattorna som skyddar reaktorväggarna. När smältan rinner ner och ut ur reaktorn angriper den keramiken. I denna kontakt mellan smälta och keramik uppstår reaktioner som förändrar ytan på det eldfasta, säger Rudberg. Nyckeltricket är att välja material som tål denna kemiska påverkan.
Rudberg berättar att Chemrec arbetade nära forskare vid Oak Ridge National Laboratory för att identifiera lämpliga material för testning i en förgasningsanläggning som har varit verksam vid ett Weyerhaeuser-bruk i New Bern, NC, sedan 1996. Denna anläggning kan bearbeta upp till 15 procent av brukets svartlut. Rudberg säger att det eldfasta materialet i New Bern har varit i drift i två år, vilket han anser är tillräckligt länge för att bevisa att kommersialiseringen är lönsam.
Den prestandan räcker tydligt för att övertyga Chemrecs stödjare att finansiera nästa steg: att generera biobränsle från syngasen. Medan Weyerhaeuser helt enkelt bränner syngasen för att generera värme i New Bern, har Chemrecs lilla forskningsanläggning i Pitea, Sverige, visat produktion av syngas som är tillräckligt ren för katalytisk bränslesyntes. BioDME , Chemrecs EU-finansierade konsortium, kommer att förvandla den syngasen till mellan fyra och fem ton DME per dag.
En annan BioDME-partner, Haldor Topsoe , kommer att bygga syntesanläggningen DME, som startar 2010. Göteborgsbaserad Volvokoncernen (inte att förväxla med Ford-ägda lyxbilsdivisionen, Volvo Cars) kommer att anpassa bränslesystemen för 14 långdistansdiesellastbilar för att köras på DME. Och svenskt oljebolag Preem bygger fyra tankstationer för att distribuera DME över Sverige.
Samtidigt gör Chemrec konstruktionen för två anläggningar som skulle vara 25 gånger större och producera 40 000 ton DME varje år: en i Pitea och en vid New Page-bruket i Michigan. Att konvertera varje massabruk i USA skulle, enligt Rudberg, generera motsvarande cirka 7,5 miljarder liter bränsle – ungefär en femtedel av den amerikanska regeringens totala mål för 2020.
Men det är fortfarande tveksamt om efterfrågan naturligt skulle följa. DME används idag främst som ersättning i sprayburkar och det kommer helt klart att behövas fler än fyra bensinstationer i Sverige för att det ska ta fart som biobränsle. Marc Londo, en senior forsknings- och biobränsleexpert vid Energiforskningscentrum i Nederländerna , i Amsterdam, säger att detta kyckling-och-ägg-dilemma är en stor nackdel. Han tror att Chemrecs framgång skulle vara bättre säkerställd om man producerade syntetisk diesel från sin syngas – en strategi som eftersträvas av den tyska biomassaförgasningsinnovatören Choren Industries. Den starka fördelen med syntetisk diesel är att du helt enkelt kan blanda den med den diesel som finns tillgänglig, säger Londo. För bio DME behöver du dedikerade distributionsnätverk.
Londo säger att syntetisk diesel har en annan fördel: medan det kostar något mer att producera från syngas än vad DME gör, har syntetisk diesel en högre energitäthet. En tank diesel kommer att ta en långdistanslastbil dubbelt så långt som en tank med DME: För långdistanslastbilar är energitätheten en kritisk faktor, och syntetisk diesel är därmed ett mer värdefullt bränsle, säger han.
BioDME-projektledaren Per Salomonsson, FoU-chef på Volvo Group, säger att det handlar om hur mycket bränsle ett tunnland mark kommer att producera. Syntetisk diesel skulle vara mycket lättare för Volvo Group att släppa in i sina fordon, men enligt deras uppskattningar kommer DME att leverera över 65 procent fler mils resor per odlad hektar; jämfört med konventionell biodiesel framställd av vegetabilisk olja är fördelen fem till en. Det kommer att bli brist på biomassa i framtiden, säger Salomonsson. I det långa loppet har vi inte råd att ha något annat än den mest effektiva processen.