Biomassa voor brandstoffen en chemicaliën

Om de klimaatdoelstellingen van het Parijs-akkoord van 2050 te bereiken, zal biomassa in verschillende scenariostudies naar verwachting 25-40% van de energiemix bijdragen. Er moeten dus technologieën worden ontwikkeld om het gebruik van duurzaam geproduceerde en geproduceerde biomassa mogelijk te maken om de overgang naar een circulaire duurzame samenleving te versnellen. Biomassa is een gemakkelijk verkrijgbare koolstofbron die kan worden omgezet in energiesectoren, materialen en chemicaliën.

In nauwe samenwerking met de industrie en andere kennisinstellingen ontwikkelt TNO het geavanceerde gebruik van biomassa, innovatieve verwerking, technische toepassingen en ondersteunt marktimplementatie om de valorisatie van bio-grondstoffen te maximaliseren. Met cascade- en bioraffinageconcepten als leidende principes, is technologieontwikkeling gericht op slimme combinaties van biochemicaliën en -materialen, biobrandstoffen en bio-energie om optimaal gebruik te maken van het 'moleculaire kapitaal' in de biomassa en de toegevoegde waarde te maximaliseren.

Op het gebied van Biomassa heeft TNO een lange staat van dienst bijvoorbeeld in het ontwikkelen van door de industrie geïnspireerde technologieën voor biomassa. TNO heeft de knowhow, de ervaring en de experimentele infrastructuur om uw visie op duurzame biomassa-conversie te versnellen.

Biomassa technologiën van TNO: important asset for facing the challenges that industry calls upon

ENERCHAR VERGASSINGSPROCES

Enerchar is een vergassingsproces bij lage temperatuur in combinatie met een methode om te voorkomen dat teer op het biochar-product condenseert. Terwijl het Torwash®-proces is gericht op het uitwassen van voedingszouten en andere aselementen en het terugwinnen van de vaste stof als een hoogwaardige bio-energiedrager, handhaaft het Enerchar-coproductieproces de voedingsstoffen in de biochar-vaste stof en gebruikt het het brandbare gas voor brandstoffen, energie en / of chemische generatie.

De teervrije, zeer poreuze biochar is geschikt voor gebruik in de land- / tuinbouw (bijv. Als turfvervanger in potgrond of als bodemaanpassing), als sorptiemiddel voor ongewenste verbindingen (zware metalen, teer, pesticiden) en als laag -vluchtige biokoolstof in industriële processen die een reductiemiddel vereisen (bv. staalproductie).

Enerchar poreus oppervlak

Het proces is geoptimaliseerd om aanzienlijk meer energie te produceren dan nodig is voor de biochar-productie. Voor de eerste commerciële toepassingen kan het geproduceerde brandbare gas met lucht worden verbrand om op conventionele wijze elektriciteit en warmte te produceren (waarbij ook alle teer in het gas wordt verbrand).

Op de langere termijn zou het gas kunnen worden behandeld om meer geavanceerde verbindingen te produceren via stroomafwaartse verwerking op een vergelijkbare manier zoals hieronder beschreven onder Vergassing.

VERBRANDING VAN BIOMASSA

Het vervangen van kolen door biomassa vereist aanzienlijke veranderingen in de werking van bestaande (kolen) stookinstallaties, aangezien dit een groot aantal verwerkingsuitdagingen met zich meebrengt. Bovendien staan ​​speciale, stand-alone biomassa-installaties voor uitdagingen, als gevolg van snel veranderende emissievoorschriften en een breder portfolio van biomassa en afvalgrondstoffen die op de markt verkrijgbaar zijn.

TNO beschikt over unieke expertise en onderzoeksinfrastructuur om de industrie te ondersteunen bij het aangaan van deze uitdagingen. TNO bezit en exploiteert diverse verbrandingstestfaciliteiten, geschikt voor de simulatie van bijna alle state-of-the-art biomassaverbrandingsprocessen. TNO biedt R&D ondersteuning voor het opwekken van warmte en kracht uit 100% biomassa en voor het bijstoken van biomassa.

Een geavanceerd portfolio van bemonsterings- en analytische faciliteiten, in combinatie met de verbrandingstestfaciliteiten, maakt een brede en diepgaande analyse van verbrandingsgerelateerde problemen mogelijk. Daarnaast is de ontwikkeling van het energie-eiland (centrale stoom- en stroomvoorziening) in biobased en bioraffinageprocessen een belangrijk R & D-onderwerp.

Belangrijkste R & D-onderwerpen:

  • Stand-alone biomassaketels
  • Ontwikkeling van het energie-eiland in biogebaseerde / bioraffinageprocessen
  • 2e levensduur van kolencentrales
  • R & D-diensten ter ondersteuning van marktimplementatie

BIOMASSA VERGASSING

Biomassavergassing is een veelzijdige techniek die een groot potentieel biedt voor toepassingen waar duurzame koolstofgebaseerde moleculen nodig zijn, zoals hoge temperatuur warmte, brandstoffen en chemicaliën.

De expertgroep biomassavergassing heeft verschillende technologieën ontwikkeld voor de conversie van biomassa (MILENA), reiniging van het productgas (OLGA) en coproductie van chemicaliën (DEA & AREA). Deze technologieën vormen de basis voor ons huidige R & D-portfolio dat zich in hoge mate richt op de ontwikkeling van geavanceerde biobrandstofroutes (Fischer-Tropsch, Methanol, enz.).

Co-producerende chemicaliën (BTX, ethyleen) maken deel uit van deze ontwikkeling, omdat het helpt om de algehele efficiëntie en businesscases te verbeteren. Een tweede belangrijke ontwikkeling is het gebruik van vergassingstechnologie voor de recycling van kunststofafval. Door een milde kraakomgeving toe te passen, kunnen de kunststoffen efficiënt worden afgebroken tot hun respectieve bouwstenen.

Lange geschiedenis in vergassing, gasreiniging en opwaardering

Belangrijkste voordelen:

  • De indirecte vergasser, MILENA, is flexibel ten opzichte van grondstoffen en kan vanwege zijn brede bedrijfstemperatuurbereik worden afgestemd om de bruikbaarheid, efficiëntie en productgassamenstelling te optimaliseren;
  • Het laboratorium van TNO voor de productie van op vergassing gebaseerde biobrandstoffen bevat een grote selectie aan gasreinigings- en opwaardeerapparatuur. Verwijderen van stof, teer, zwavel, stikstof, chloor en kooldioxide is geen probleem en er kunnen verschillende kwaliteiten productgas worden verkregen. Het lab is uitgerust met tal van mogelijkheden voor de katalytische conversie van het syngas naar bijvoorbeeld i) Groen Gas kwaliteit, ii) Methanol en hogere alcoholen of iii) FT met vaste of slurry bed hogedruk reactoren.
  • De laboratoriumactiviteiten worden ondersteund met een breed scala aan analytische technieken, voor karakterisering van de grondstof, analyse van productgas, identificatie van onzuiverheden, as-samenstelling, etcetera.
  • Het lab is ook uitgerust met ondersteunende faciliteiten, zoals destillatietorens, een onder druk gezet wasverbeteringssysteem, een hogedrukkatalysatorzeefeenheid, een gasbottelsysteem en apparatuur voor de voorbereiding van grondstoffen.
Vergassingsopstelling tot geavanceerde biobrandstoffen en chemicaliën

BIOREFINERY

TNO ontwikkelt duurzame, ecologisch en economisch levensvatbare bioraffinageconcepten. We richten ons op drie verschillende grondstofspecifieke technologielijnen door gebruik te maken van cascadering van biomassa-valorisatieprincipes.

Het door FABIOLA ™ gemodificeerde Organosolv-proces Het gepatenteerde FABIOLA ™ -proces fractioneert lignocellulose biomassa tot hydrolyseerbare of vormbare cellulose, een zuivere hemicellulose en een puur reactief lignine.

Het proces maakt gebruik van aceton als oplosmiddel, wat verwerking bij lagere temperatuur en druk mogelijk maakt, wat leidt tot lagere investeringskosten en aanzienlijke energiebesparingen in vergelijking met meer traditionele op ethanol gebaseerde Organosolv-fractioneringstechnologieën. In UNRAVEL, een kenmerkend project van het FABIOLA ™ -technologieontwikkeltraject, wordt dit milde fractioneringsproces voor biomassa toegepast, verder ontwikkeld en opgeschaald.

UNRAVEL Fabiola Bioraffinage

UNRAVEL ontwikkelt geavanceerde voorbehandeling-, scheidings- en conversietechnologieën voor complexe lignocellulosische biomassa om bruikbare ligninefragmenten en monomere suikers te produceren uit de cellulose- en hemicellulosefractie die geschikt zijn voor biochemische conversies. De technologieën omvatten pre-extractie, het FABIOLA ™ -fractioneringsproces en daaropvolgende stroomafwaartse processen om de lignocellulosebestanddelen te isoleren en om te zetten in hoogwaardige toepassingen.

Zeewier Bioraffinage

Zeewier groeit in de zee en heeft dus geen bouwland nodig en is een van de meest veelbelovende en duurzame gewassen van de toekomst. Zeewier bevat veel waardevolle componenten zoals eiwitten, biostimulanten en koolhydraten, tussenproducten bij de productie van essentiële biocomponenten die worden gebruikt in de voedingsindustrie, diervoeder, cosmetica, farmaceutica, bioplastics en brandstoffen.

Zeewierbioraffinageconcepten kunnen een belangrijke bijdrage leveren aan de transitie naar een circulaire duurzame samenleving door waardevolle grondstoffen te produceren die deze transitie naar een biobased en circulaire economie versnellen. Deskundigen van TNO vertalen de behoeften van klanten al meer dan tien jaar naar potentiële toepassingen. TNO heeft een gespecialiseerde zeewierverwerking.

Zeewier bioraffinage

Lignine-pyrolyse

Pyrolyse biedt een relatief eenvoudige en kosteneffectieve technologie om lignine en lignine-rijke biomassa-zijstromen te depolymeriseren en om te zetten in gasvormige, vloeibare en vaste producten.

Deze producten kunnen worden ingezet voor verschillende toepassingen met toegevoegde waarde. Het brandbare en niet-condenseerbare pyrolysegas (pyrogas) kan worden gebruikt voor het opwekken van proceswarmte, waardoor de ecologische voetafdruk van het pyrolyseproces zelf wordt verkleind.

Gefractioneerde terugwinning van pyrolyseproducten

Het condenseerbare deel van de hete pyrolysedampen (pyrolyse-vloeistoffen) bevat verschillende organische verbindingen die als grondstof kunnen dienen voor hoogwaardige toepassingen in de chemische industrie zoals brandstofadditieven, rubberadditieven, bitumenmodificatoren, epoxy- en fenol-formaldehydeharsen , polymeer (kunststoffen) additieven, individuele aromatische chemicaliën, enz.

Ten slotte is het vaste koolstofhoudende product (pyrolysekool) nuttig als vaste brandstof of kan het worden gebruikt als precursor voor waardevolle producten zoals actief koolfiltermateriaal, als een petrochemische vervangingsoptie voor roet in rubber of als biobased vervanger van isolatieproducten.

PYRENA - PYPO-technologie

TNO richt zich op de ontwikkeling van een continue depolymerisatietechnologie op basis van pyrolyse met nauw gekoppelde gefaseerde condensatie. Deze PYRENA - PYPO-technologie (PYrolysis for RENewable Aromatics with PYrolysis Product Obtention) is flexibel en robuust in termen van voeding en productspectrum en biedt een goedkope optie die fracties oplevert die nog steeds mengsels zijn.

PYRENA - PYPO is primair gericht op de behandeling van minder zuivere, vervuilde (rijke) grondstoffen op ligninebasis en op mid-range toepassingen voor de resulterende (bio-aromatische) fracties die de prijzen voor fracties / tussenproducten tussen 300 en 1000 euro / ton rechtvaardigen.

PYRENA-proces

Deze technologie is onderdeel van Biorizon, een grensoverschrijdend initiatief tussen TNO en VITO en onderdeel van Circular Biobased Delta.

Expertise

Biomass & Energy-efficiency

TNO richt zich op de thermochemische conversie van duurzaam geteelde biomassa naar duurzame energie, chemie en materialen. Daarnaast speelt TNO een prominente rol in het ontwikkelen van duurzame technologieën... Lees verder
Biomass & Energy-efficiency
Contact

Dr. ing. Stephan Janbroers

VOLG TNO OP SOCIAL MEDIA

blijf op de hoogte van ons laatste nieuws, vacatures en activiteiten

Op TNO.nl maken we gebruik van cookies. De daarin opgeslagen informatie kan bij een volgend bezoek weer naar onze servers teruggestuurd  worden.