Industriële installaties bevinden zich over het algemeen ver weg van uitgestrekte bosgebieden. Omdat hout moeite kost om te transporteren, het ziet slechts beperkt gebruik als grondstof in de industrie. In het door de EU gefinancierde SteamBio-project, onderzoekers van het Fraunhofer Institute for Interfacial Engineering and Biotechnology IGB werken samen met verschillende partners om dat allemaal te veranderen, het ontwikkelen van een speciale stoomdroogtechniek die de transportkosten aanzienlijk zou kunnen verlagen. Een ander pluspunt is dat de techniek waardevolle grondstof oplevert voor de chemische industrie. De techniek wordt al gebruikt in een proeffabriek in Spanje. Van 11-15 juni, bezoekers van de ACHEMA-beurs in Frankfurt am Main kunnen een model van de faciliteit zelf zien (hal 9.2, stand D66).

Het gebruik van hout op industriële schaal biedt een geweldige kans om ruwe olie en aardgas te vervangen. De uitdaging is om innovatieve manieren te bedenken om biomassa te behandelen om duurzame producten en productieprocessen mogelijk te maken.

Normaal gesproken, bosafval, zwak hout en ander inferieur hout wordt vermalen tot houtsnippers, die een belangrijke grondstof zijn voor de houtverwerkende industrie. Ze worden ook gebruikt als brandstof in thermische energiecentrales en houtsnipperverwarmingssystemen. Echter, het hoge vochtgehalte van verse houtsnippers levert twee problemen op:het is veel gewicht om te vervoeren, en het is moeilijk om de vochtige lading op te slaan. Als het niet wordt beschermd tegen regen, het materiaal rot snel.

Houtsnippers geschikt maken voor transport

Als onderdeel van het door de EU gefinancierde SteamBio-project, onderzoekers van het Fraunhofer Institute for Interfacial Engineering and Biotechnology IGB, samen met tien andere projectpartners uit vier Europese landen, een nieuwe techniek ontwikkeld om houtsnippers aan te passen voor transport en opslag. "In plaats van de biomassa als houtsnippers te transporteren, " legt Siegfried Egner uit, afdelingshoofd bij Fraunhofer IGB en coördinator van het SteamBio-project, "we torreferen het:we verwarmen de biomassa in een stoomatmosfeer zonder zuurstof. De biomassa heeft drie hoofdcomponenten:cellulose, lignine en hemicellulose - en dit proces elimineert de hemicellulose volledig." Dit vermindert het gewicht van het materiaal aanzienlijk, verbetert zijn specifieke calorische waarde en stelt ons in staat om het materiaal gemakkelijk te vermalen tot een zeer reactief poeder.

De getorrificeerde biomassa is waterafstotend en heeft aanzienlijk verbeterde verbrandingseigenschappen, omdat het puur uit waterstof en koolstof bestaat. Het kan worden vervoerd in open bulkcontainers, omdat regen van het oppervlak parelt zonder het interieur binnen te dringen. Wat is meer, de getorrificeerde biomassa is aanzienlijk lichter dan het onbehandelde materiaal, wat de transportkosten aanzienlijk verlaagt.

Kolen vervangen door biomassa

De getorrificeerde houtsnippers kunnen gemakkelijk tussen twee vingers worden geplet. Ze kunnen worden samengeperst tot pellets of vermalen tot poeder. Omdat het een groter oppervlak heeft, het biomassapoeder heeft een grotere reactiviteit bij materiaalgebruik dan grotere brokken. Bij energietoepassingen is het kan ook worden gemengd met kolenstof en in het stooksysteem van kolengestookte elektriciteitscentrales worden gevoerd. Het is zelfs mogelijk om de kolen volledig te vervangen door biomassa met behoud van hetzelfde verbrandingssysteem.

Duurzaam chemicaliën produceren

De vluchtige stoffen die vrijkomen bij het torrefactieproces zijn waardevol. Ze kunnen worden verwerkt om chemicaliën te verkrijgen die als grondstof dienen voor een breed scala aan industriële producten. Tot nu, deze platformchemicaliën zijn gewonnen uit ruwe olie of aardgas; nu, torrefactie biedt een duurzame manier om ze te produceren. "In het geval van veel biomassamaterialen, de platformchemicaliën genereren zoveel winst dat ze het hele torrefactieproces financieren, " zegt Dr. Antoine Dalibard, groepsmanager bij Fraunhofer IGB.

Stoomdrogen op meer dan 200 graden

Maar wat gebeurt er precies tijdens het warmtebehandelingsproces? "Torrefactie op zich is geen nieuwe techniek, " legt Bruno Scherer uit, projectingenieur bij Fraunhofer IGB. "In het SteamBio-project we gebruiken de stoomdroogtechnologie die is ontwikkeld bij de IGB en die we hebben aangepast om dit proces te laten werken bij temperaturen tussen 200 en 250 graden Celsius." Bijzonder aan de techniek is dat het vocht in de biomassa en de dampvormige producten van torrefactie worden systematisch vastgehouden in de proceskamer en worden zelf het procesmedium. we werken met oververhitte stoom, ’ zegt Scherer.

Door de hoge temperaturen droogt de biomassa uit en worden organische verbindingen met een laag kookpunt vluchtig. Terwijl cellulose en lignine in vaste toestand blijven, de vluchtige stoffen gaan over in de gasfase. Onderzoekers gebruiken speciale condensors om deze gasvormige stoffen op te vangen en selectief af te koelen, waardoor ze als vloeistoffen worden teruggewonnen.

Er is een proeffaciliteit gebouwd, geïnstalleerd en geëxploiteerd bij projectpartner Heckmann Metall- und Maschinenbau GmbH, waar het 24 uur per dag draait, 7 dagen per week. Als biomassa wordt beukenhout gebruikt. De faciliteit is vervolgens in januari 2018 naar Spanje verhuisd om de operatie voort te zetten. Hier, projectpartners torrefy pine, eiken- en beukenhout, evenals snoeihout van wijngaarden en afval van de olijfolieproductie. Onderzoekers van Fraunhofer IGB zullen aanwezig zijn op de ACHEMA 2018-beurs in Frankfurt am Main om een ​​modelproeffaciliteit te demonstreren, evenals gedroogde en getorrificeerde monsters; vind ze op de gezamenlijke Fraunhofer-stand in hal 9.2, Stand D66.