Veredelde pyrolyse van biomassa

17 augustus 2016

Door Erik te Roller, verschenen in Solids Processing, april 2016

De Duitse start-up Susteen Technologies GmbH komt naar Nederland met zijn thermokatalytische reforming proces (TCR®), een veredelde pyrolysetechnologie. Met relatief kleine installaties kunnen klanten straks op decentrale locaties diverse soorten biomassa omzetten in synthesegas, houtskool en olie van dieselkwaliteit, die ze vervolgens als brandstof of grondstof voor wat anders kunnen inzetten. Langs deze weg is het mogelijk meer dan zeventig procent van de energie uit biomassa te benutten.

“Het mooie van deze TCR®-technologie is, dat je er allerlei reststromen mee kunt verwerken tot verschillende producten naar keuze. ‘Multi-input en multi-output’, daar komt het kort gezegd op neer”, zegt Hennie Zirkzee, technisch directeur van Susteen Technologies.

Proefopstelling van een TCR-installatie

Snelle pyrolyse
Pyrolyse is op zichzelf niet nieuw. In Nederland en elders staan al installaties waarin snelle pyrolyse-processen (fast pyrolysis) plaatsvinden. Hierbij wordt de biomassa in een reactor omgezet bij temperaturen van 500 graden Celsius of hoger, onder uitsluiting van zuurstof. Dan gaat de biomassa binnen enkele seconden over in een gas, dat bij afkoeling deels condenseert tot olie. Andere producten zijn niet-condenseerbare gassen als koolmonoxide en kooldioxide en verder biokool en water. Doel van deze snelle pyrolyse is om zoveel mogelijk olie uit de biomassa te verkrijgen. Vaak ontstaat hierbij ook teer, zodat een installatie regelmatig schoon gemaakt moet worden, wat dus extra kosten met zich meebrengt. Ook bevat de olie organische zuren, waardoor het zuurgetal van de olie kan variëren van 50 tot 100. Het zuurgetal is een maat voor de hoeveelheid loog die nodig is om de zuren te neutraliseren. Daarom kan deze olie alleen gebruikt worden in installaties met dure materialen die zuurbestendig zijn. Zo’n zestig procent van de opbrengst van snelle pyrolyse bestaat uit olie, die een verbrandingswaarde van ca. 20 megajoule per kilogram heeft, wat ruwweg de helft van de verbrandingswaarde van diesel is. Verder bevat deze olie nog zo’n tien procent water.
Zirkzee: “Je kunt de bio-olie van snelle pyrolyse opwaarderen door deze katalytisch na te behandelen. Daar wordt wereldwijd onderzoek aan gedaan. Nadeel is, dat je de katalysator vervolgens weer op een of andere manier uit de productstroom moet zien af te scheiden en regenereren, waardoor de operationele kosten oplopen.”

Langzame pyrolyse

Naast snelle pyrolyse bestaat er ook langzame pyrolyse (slow pyrolysis). De Duitse firma Pyreg levert installaties, die biomassa grotendeels omzetten in “plantenkool”. De gemiddelde verblijftijd van de biomassa in de reactor varieert van enkele minuten tot enkele uren. Dit levert kool op die geschikt is als bodemverbeteraar, als filtermateriaal vergelijkbaar met actieve kool en als brandstof om warmte en elektriciteit mee op te wekken.

TCR- procesoverzicht

Thermokatalytische reforming
De nieuwste vorm van pyrolyse is thermokatalytische reforming. Hieraan heeft professor Andreas Hornung, directeur van Fraunhofer Umsicht met vestigingen in Oberhausen en Sulzbach-Rosenberg zeventien jaar gewerkt. Voorgedroogde biomassa met 70 à 90 procent aan droge stof, die gecompacteerd is, gaat de TCR®-reactor in, waarin een draaiende schroef de biomassa verplaatst. Gelijktijdig wordt de biomassa bij temperaturen van 400 tot 500 graden Celsius onder uitsluiting van zuurstof omgezet in biokool (biochar) en vluchtige organische bestanddelen, die worden opgevangen. De gemiddelde verblijftijd van de massa in de reactor is vijf à tien minuten. De schroef is dusdanig ontworpen, dat er koolstof met een katalytische activiteit uit de reactor komt. Vervolgens gaat de katalytisch actieve kool en het gevormde synthese gas het tweede gedeelte van de TCR®-reactor in, de zogeheten post reformer, waarin de katalytisch actieve kool een bed van vaste stof vormt. Bovenin wordt continu kool aangevoerd en onderin continu kool afgevoerd. Bij temperaturen van 600 tot 750 graden laat men de eerder opgevangen vluchtige organische verbindingen door het bed van katalystisch actieve kool stromen, waarbij deze gekraakt worden tot verbindingen met kortere ketens. Door de reactie van koolstof met waterdamp vormt zich extra synthesegas, dat dankzij de hoge temperatuur voor ongeveer de helft uit waterstof bestaat (evenwichtsreactie). De waterstof reduceert de zuurstofhoudende organische verbindingen, zodat olieproducten overblijven met een resterend zuurstofgehalte van 7 à 9 procent, die daardoor een relatief hoge verbrandingswarmte hebben. Ook zorgt het waterstof ervoor dat zure componenten verdwijnen. Bij afkoeling van de gassen uit de TCR®-reactor condenseren water en olie.

Kijk hier voor de volledige tekst

Kijk hier voor het opgemaakte artikel

Comments on this entry are closed.

Next post: