Onderzoek naar energieproductie uit biomassa richt zich meestal op de hoeveelheid opgewekte energie. Maar het is ook belangrijk om te overwegen hoeveel energie er in het proces gaat, een onderdeel dat vaak wordt verwaarloosd, zegt Tony Grift, hoogleraar Agricultural and Biological Engineering aan het College of Agricultural, Consumenten- en milieuwetenschappen en het Grainger College of Engineering aan de Universiteit van Illinois.

Grift is co-auteur van een nieuwe studie, gepubliceerd in Bioresource-technologierapporten , dat kijkt naar de bioconversie-efficiëntie van twee producten die vaak worden gebruikt als biomassa voor energieproductie, miscanthus giganteus en suikerriet bagasse.

"Ons doel was om te bepalen hoeveel energie het kost om deze materialen te bereiden. Het is een uitgebreide kijk op verschillende voorbewerkingsmethoden en hun relatie tot conversie-efficiëntie, " hij legt uit.

De twee materialen zijn gekozen vanwege hun belang voor de energieproductie. Miscanthus wordt meestal gekweekt als siergewas, maar het heeft een hoge hoeveelheid biomassa en groeit gemakkelijk met zeer weinig stikstofgebruik. Suikerrietbagasse is het bijproduct dat overblijft nadat suikerriet is geplet om het sap voor suiker te extraheren.

Het onderzoek is uitgevoerd in samenwerking met chemici van de University of California in Berkeley. Grift zegt dat de interdisciplinaire aanpak het onderzoek uniek maakt, omdat het rekening houdt met de hele energiebalans. De U of I-onderzoekers bestudeerden het energieverbruik van het oogsten en voorbewerken van materialen, terwijl de scheikundigen van Berkeley zich concentreerden op het omzetten van de biomassa in glucose, die wordt gebruikt om ethanol te maken.

De onderzoekers bepaalden het percentage inherente verwarmingswaarde (PIHV), die de hoeveelheid energie meet die in en uit het productieproces gaat. "Het vertelt je dat je een bepaalde hoeveelheid biomassa hebt, die een bepaalde hoeveelheid energie bevat. Hoeveel energie besteedt u aan verwerking? U wilt niet meer dan 5% van de totale energiewaarde besteden, ' zegt Grift.

De onderzoekers onderwierpen de twee materialen aan negen verschillende voorbewerkingsmethoden, afzonderlijk of als een mengsel. Voorbewerking gebeurt om verschillende redenen, Grift legt uit. Nadat het gewas is geoogst, het moet naar een verwerkingsbedrijf worden vervoerd, en om het vervoer efficiënt te maken, het materiaal ondergaat eerst een proces dat verbrijzeling wordt genoemd, waarin wordt het gehakt of in kleinere stukjes gesneden, en dan wordt het gecomprimeerd.

Grift legt uit dat oogsten en comprimeren niet veel toevoegen aan de energievergelijking. De belangrijkste bron van energieverbruik is vermaling, of verkleinen. Dat brengt het energieverbruik op 5%." Kleinere deeltjesgroottes maken compressie gemakkelijker, "zegt hij. "Het is ook beter voor de energieproductie, omdat het een groter oppervlak biedt waar enzymen zich tijdens het conversieproces aan kunnen hechten. Maar verpulveren kost een bepaalde hoeveelheid energie, dus er is een afweging."

De voorbewerkingsmethoden omvatten gehakte en gesneden stengels, pelletiseren, verpulvering, en verschillende compressieniveaus. Van de negen behandelgroepen vijf inclusief miscanthus, drie inbegrepen suikerriet bagasse, en één bevatte een mengsel van de twee producten. De verwerkte materialen werden allemaal onderworpen aan dezelfde chemische processen om de glucose vrij te maken.

De onderzoekers evalueerden ook de effecten van deeltjesgrootte, compressie niveau, en mengen op de omzettingsefficiëntie van biomassa. De resultaten toonden aan dat vermalen een positief effect had op de efficiëntie van miscanthus, maar niet van suikerrietbagasse, terwijl het tegenovergestelde het geval was voor pelletisering. De onderzoekers ontdekten ook dat een 50/50-mengsel van de twee materialen een hogere conversie-efficiëntie had dan suikerrietbagasse, maar er was geen significant verschil met alleen miscanthus.

De resultaten kunnen worden gebruikt om de productie van biomassa-energie efficiënter te maken, zegt Grift.

"De verschillen zijn niet enorm. Maar als je iets op grotere schaal wilt doen, is het eigenlijk best belangrijk om die dingen uit te zoeken, " hij legt uit.

Grift benadrukt dat de resultaten voorlopig zijn en in vervolgonderzoek moeten worden onderzocht.

Vervolgonderzoek is nodig om de bevindingen te onderbouwen en de kennisbasis te verbreden naar andere producten en andere voorbewerkingsmethoden.

Het artikel, "Het meten van de invloed van voorbewerkingsmethoden voor biomassa op de bioconversie-efficiëntie van miscanthus giganteus en suikerrietbagasse, " is gepubliceerd in Bioresource-technologierapporten .