Du er her: AU » Om AU » Science and Technology » RØMER » BIO-olie

Kør på gylle, flyv på græs

Grønt brændstof til biler, fly og skibe er rykket et stort skridt nærmere, efter at danske forskere har udviklet en effektiv og konkurrencedygtig teknik, der kan lave olie af alle former for biomasse.

Forskere på Aarhus og Aalborg universiteter har i samarbejde med firmaet Steeper Energy ApS udviklet en ny og banebrydende proces, der effektivt kan omdanne alle former for biomasse til en bio-råolie, som i alle praktiske henseender er sammenlignelig med fossil råolie.

Metoden kan udnytte 85-90 pct. af energiindholdet i biomassen, hvilket er mere end nogen af de andre kendte teknologier kan præstere. Og det vel at mærke uden at være dyrere.

Samtidig kan bioolien forholdsvis let forarbejdes til diesel, benzin eller jetbrændstof i oliebranchens eksisterende anlæg, eller benyttes uden videre forarbejdning som fuelolie i skibe. Det er således ikke nødvendigt at omstille motorer eller blande tilsætningsstoffer i brændstoffet for at kunne anvende det i transportsektoren.

Det er (s)tanken der tæller. Måske kan grisegødning ikke fyldes direkte i bilens brændstoftank, men det kan nemt og hurtigt omdannes til diesel. De tre unge forskere fra to universiteter er med i forskningsprojektet: fra venstre er det Anders Mørup, ph.d.-studerende fra Institut for Kemi på Aarhus Universitet, Ionela Grigoras, kandidatstuderende fra Institut for Energiteknik på Aalborg Universitet og Thomas Helmer Pedersen, ph.d.-studerende fra Institut for Energiteknik på Aalborg Universitet. Foto: Lars Kruse, AU Kommunikation

Altædende teknologi…

Metoden hedder på engelsk Hydro Thermal Liquefaction (HTL), og går grundlæggende ud på at trykkoge biomasse, så den omdannes til bl.a. råolie.

HTL har den fordel, at den uden videre kan behandle fugtig og våd biomasse, som udgør langt størstedelen af jordens biomasse. Faktisk kan HTL-teknologien håndtere alle de former for biomasse, som et moderne samfund genererer - lige fra kloakslam, gødning, træ, kompost og plantemateriale til organisk affald fra husholdninger, hospitaler, slagterier, mejerier og lignende industrier.

Dermed er HTL langt den mest fleksible af alle de metoder til at producere flydende brændstof, vi kender i dag – inklusive pyrolyse, bio-etanol, Fischer-Tropsch eller kemisk opgradering af planteolier.

- Det er en kæmpe fordel. Alle andre kendte metoder til at producere flydende bio-brændstoffer kræver enten bekostelige tørringsprocesser eller udnytter kun en begrænset del af biomassen, f.eks. kulhydraterne, forklarer Jacob Becker, som er ph.d. og centermanager på Institut for Kemi på Aarhus Universitet.

Fleksibiliteten giver også HTL-processen den styrke, at bioolie-producenterne hele tiden kan skaffe de nødvendige råvarer (altså biomasse) der, hvor de er mest tilgængelige – og dermed også billigst. Er skov-affald f.eks. ikke lige tilgængeligt kan man bare bruge gylle, elefantgræs eller kloakslam i stedet.

… med store udfordringer

HTL-princippet har været kendt siden 1930’erne, men store teknologiske udfordringer samt tvivl om oliens kvalitet og energieffektivitet har bremset dens udbredelse.

Nu er udfordringerne overkommet og tvivlen ryddet til side – i hvert fald blandt de forskere, som har deltaget i processen.

Forskerne har dokumenteret, at HTL-metoden er særdeles energieffektiv og giver olie i en glimrende kvalitet. I øjeblikket eksperimenterer de med videreforarbejdning af bioolien – dels med termisk opgradering, der er en kendt raffinaderiproces, og hydrogenering, som kan være særlig velegnet til fremstilling af krævende brændstoftyper som jetfuel.

Klar til større skala

I maj åbner et større demonstrationsanlæg ved Aalborg Universitets Institut for Energiteknik, og også her vil der blive eksperimenteret med opgradering af olien. Der er desuden planer om at opføre endnu et demonstrationsanlæg på Aarhus Universitets afdeling i Foulum.

- HTL-teknologien skal afprøves i større målestok, så vi får tilstrækkelige mængder olie til at få det afprøvet i fly-, skibs- og lastbilmotorer hos vore interessenter. Vi regner med at kunne producere gennemsnitlig en liter olie i timen, alt afhængigt af hvilken biomasse vi fylder i systemet, fortæller professor Lasse Rosendahl fra Aalborg Universitets Institut for Energiteknik.

Interessenterne er her SAS, STENA Line, Shell Danmark, MAN Diesel og Scania Danmark.

Miljøchef i SAS, Martin Porsgaard, har store forventninger til projektet.

- Vi vil aftage HTL-brændstoffet, hvis det kan konkurrere med fossilt brændstof på kvalitet og økonomi - hvor sparede CO2-kvoter, markedsføringspotentiale osv. tæller med i balancen. SAS har som målsætning at nedbringe sine CO2-udledninger med 20 pct. i 2020, og for at nå det skal vi have bæredygtigt brændstof. Vi støtter forskning og udvikling af bæredygtige, alternative brændstoffer. Biobrændstof er så småt ved at indfinde sig i luftfarten, men det meste er baseret på brugt madlavningsolie fra USA, som er forholdsvis besværligt og dyrt at indsamle, opgradere og transportere. Vi venter på et gennembrud, og at der kommer en produktion i gang på vore kanter, siger Martin Porsgaard.


Olie i høj kvalitet

Kemikere på Aarhus Universitet har målt brændværdien på HTL-olie baseret på kloakslam før og efter opgradering (men inden raffinering), og sammenlignet med andre brændsler. Bemærk, at brændværdien for det opgraderede HTL-olie er højere end for råolie fra Nordsøen. Grafik: Per Runge Christensen, AU.
Når man laver brændstof til motorer skal det indeholde meget kulstof og mindst muligt ilt; et højt iltindhold i brændstoffet kan nemlig skade forbrændingsmotorer. Opgraderet HTL-bioolie har det samme indhold af begge dele som nordsøolie. (Mørup et al., Energy & Fuels, 2012, 26 (9), 5944-5953)

Sådan gør de:

Det aktuelle gennembrud med HTL-processen kan koges ned til tre begreber: Chokbehandling i superkritisk vand, en meget velkontrolleret opholdstid i processen samt grundige studier af de katalysatorer, der indgår.

I stedet for at putte biomassen i trykkogeren og skrue op for varmen til trykket er højt nok - sådan som man normalt gør med en trykkoger – benytter forskerne sig af en fremgangsmåde hvor biomassen pumpes ind i et system, hvor temperaturen og trykket på forhånd er justeret til henholdsvis ca. 400°C og 300 bar.

Ved 400° C og 300 bar befinder vand sig i den såkaldt superkritiske tilstand, hvor det på én gang opfører sig som en væske og en gas. Det har flere fordele: superkritisk vand er i stand til at opløse organiske stoffer, det fremmer radikal-reaktioner, og på grund af det høje tryk slipper man uden om den meget energikrævende koge- og fordampningsfase.

Efter ca. 15 minutter i dette inferno ledes massen gennem en varmeveksler, der lynafkøler den til ca. 70 grader. Derefter centrifugeres olien fra spildevandet, som herefter kan genbruges i processen (iblandet ny biomasse) eller – takket være dets lave kulstofindhold – oprenses og ledes bort.

- Vores mål er at rense spildevandet til drikkevandskvalitet, og der findes flere lovende processer til at opnå dette, om end mere forskning vil være påkrævet, siger Jacob Becker.

Fuld kontrol og varmegenbrug

Opgraderet HTL-bioolie, frisk fra den lille reaktor på Aarhus Universitet. (Foto: Aref Mamakhel, Institut for Kemi, Aarhus Universitet)

Ved at lynopvarme og -nedkøle biomassen har forskerne opnået fuld kontrol med processen og afskaffet de problemer, som hidtil har plaget HTL-produktion af bioolie – nemlig at der i opvarmnings- og nedkølingsprocessen udvikles en række stoffer, som forringer oliens kvalitet.

Selv om oliesammensætningen naturligvis varierer alt efter hvilken biomasse, man behandler, har forskerne tydeligt demonstreret at den olie, der kommer ud efter blot én behandling med den nye metode, har næsten samme kvalitet som den råolie, vi henter op fra Nordsøen. Samtidig kan man under nedkølingen genindvinde størstedelen af procesvarmen. Det betyder, at når processen først er sat i gang, skal der kun bruges energi svarende til at varme vand op til godt 80 grader for at holde den kørende.

Derved er der gjort godt og grundigt op med den indvending, at HTL-processen i sig selv bruger for meget energi i forhold til, hvad den udvinder af biomassen.

Kan konkurrere med fossil olie

- Energiforbruget ved processen svarer til 10-15 pct. af den energi, der er i råmaterialet. Med en HTL-produktion på en million tons om året på basis af skovaffald i Nordamerika forventer vi, at man vil kunne lave bio-råolie til en pris, der kan konkurrere med de nugældende priser på fossil råolie, siger Lasse Rosendahl.

Denne artikel er bragt i RØMER, Nyhedsbrevet fra Aarhus Universitet Science and Technology.

Tilmeld dig her og modtag nyheder en gang om måneden.

Henvendelse om denne sides indhold: 
Revideret 11.04.2014

Her finder du Science and Technology

KONTAKTINFORMATION

Science and Technology
Aarhus Universitet
Bygning 1431
Nordre Ringgade 1
8000 Aarhus C
E-mail: scitech@au.dk
Tlf. 8715 0000
Fax: 8715 2068

NUMRE

CVR-nr: 31119103
P-nr: 1009828059
EAN-numre: www.au.dk/eannumre

Aarhus Universitet
Nordre Ringgade 1
8000 Aarhus C

E-mail: au@au.dk
Tlf: 8715 0000
Fax: 8715 0201

CVR-nr: 31119103
EAN-numre: www.au.dk/eannumre

AU på sociale medier
Facebook
LinkedIn
Twitter
YouTube

© — Henvendelser til webredaktør

Cookies på au.dk