Forum Czystej Energii, POLEKO, 20-22 Listopada 2012 Procesy gazyfikacji i szybkiej pirolizy – przykłady termochemicznej obróbki biomasy Michał Moś 5.600 ha arable farming business Since 2006, an area (40 ha) of miscanthus has been grown on the farm, with the production at present going to power stations (e.g. Drax) for co-firing Biomass formatting and pelletisation Forum Czystej Energii, POLEKO, 20-22 Listopada 2012

O Energene Energene jest spółką, której głównym celem wspieranie rozwoju rynku bioenergetyki w Polsce poprzez innowacyjne rozwiązania agrotechniczne, biotechnologiczne oraz inżynierskie w zakresie wykorzystania roślin energetycznych w szczególności traw z rodziny Miscanthus, oraz konwersji powstałej biomasy w procesach biologicznych lub termochemicznych. Unikalne podejście założycieli spółki do hodowli i uprawy Miskanta olbrzymiego zaowocowało otrzymaniem przez spółkę dofinansowania z działania 3.1 Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka.

O Energene –R&D Kadra i współpracownicy Energene składają się z naukowców z międzynarodowym doświadczeniem w dziedzinach: fizykochemicznej konwersji biomasy, fermentacji biomasy, molekularnych mechanizmów rozwoju Miskanta, roślinnych kultur tkankowych, biomasy algowej. Nasi ludzie zdobyli doświadczenie we wiodących w tych dziedzinach ośrodkach naukowych w Polsce, Czechach, Wielkiej Brytanii, Australii oraz Chinach.

O Energene - Oferta Jedną z  działalności prowadzonych w firmie jest usługowe zakładanie wielkoobszarowych plantacji Miskanta na terenie Polski, które będą miały zapewnić dostępność biomasy zarówno dla  energetyki zawodowej jak i średnich źródeł rozproszonych. Potencjał Energene – do 4 tysięcy hektarów na sezon Energene prowadzi projekty zakładania przemysłowych plantacji w Polsce, na Ukrainie, w Anglii, Afryce i Australii. Energene oferuje również sprzęt i doradztwo związane z zakładaniem plantacji i uprawą Miskanta, jak również wykorzystaniem biomasy z Miskanta.

Podstawy procesu Piroliza jest procesem termicznego rozkładu substancji organicznej w wyniku wystawienia jej na działanie wysokiej temperatury, bez kontaktu z tlenem lub innym czynnikiem utleniającym. Złożone związki chemiczne wchodzące w skład biomasy zostają rozłożone do prostych związków o mniejszej masie cząsteczkowej. W zależności od obranego reżimu temperaturowego i czasu reakcji proces pirolizy może trwać od sekund do dni co z kolei wpływa na rodzaj produktu, który składa się z trzech frakcji: stałej, ciekłej i lotnej. Podstawowymi parametrami procesów pirolitycznych są: Temperatura Czas reakcji Obecność lub brak utleniacza Czas przebywania gazu w reaktorze Charakterystyka biomasy Sprawność instalacji szybkiej pirolizy czy gazyfikacji 75-90%

Bardzo krotko czas reakcji Brak O2 Podstawy procesu Produkty procesu Gaz Bio -olej Karbonizat °C >700 600 500 400 300 200 Gazyfikacja 10 5 85 Wysoka temperatura (~700-1200°C) Długi czas reakcji Kontrolowany O2 Szybka Piroliza 12 75 13 Średnia temperatura (~500-600°C) Bardzo krotko czas reakcji Brak O2 Wolna Piroliza 35 30 Niska temperatura (~300-400°C) Bardzo długi czas reakcji Czesciowy dostęp O2 Data: Features of fast pyrolysis, carbonation, & gasification processes (Bridgwater, 2003).

Szybka piroliza W procesie szybkiej pyrolizy dominującą jest frakcja ciekła, tj. bio-olej powstały w wyniku kondensacji związków lotnych, uzyskiwany z wydajnością do ok. 75%, pozostałe dwie to produkty uboczne: karbonizat (10-20%) oraz gaz (10-20%). Jest tak ze względu na niezwykle krótki czas przebywania związków lotnych w reaktorze, co znacząco ogranicza ilość reakcji pomiędzy karbonizatem a związkami lotnymi (gazem oraz nieskondensowanymi związkami lotnymi), co powoduje znaczący przyrost frakcji ciekłej. Otrzymany bio-olej jest mieszaniną wysoko-utlenionych związków organicznych, powstałych w wyniku depolimeryzacji elementów składowych biomasy, przede wszystkim: kwas octowy, furfural i furan, powstałe z celulozy i hemicelulozy, lewoglukozan, formaldehyd, acetol i 5-hydroksymetylfurfural, produkty rozpadu celulozy, produkty rozkładu ligniny - fenol i jego pochodne, w tym 2-metoksyfenol i krezol.

Typy reaktora

Charakterystyka bio-oleju pirolitycznego Cecha Wartość Woda reakcyjna (%wt) do 20 pH 2,5 – 3,5 Gęstość mierzona w 25°C (kg/l) 1,15 -1,25 Wartość opalowa HHV (MJ/kg) 17 - 20 Zawartość cząsteczek stałych (%wt) do 0.5 Zawartość popiołu (%wt) 0 – 0,2 Temperatura zapłonu 88.5 Lepkość dynamiczna w 40°C (cP) 70 Węgiel (%wt) 49.7 Wodór (%wt) 8.8 Azot (%wt) 0.2

Schemat wykorzystania bio-oleju po pirolizie otrzymywanego z biomasy

Gazyfikacja Proces ukierunkowany na produkt gazowy Medium (nośnik): tlen, para wodna Podstawowe składniki gazu CO, CH4 oraz H2. Charakterystyka biomasy uwarunkowuje dane techniczne procesu oraz mozliwość jego sterowania Palwa płynne za pomoca reakcji Fischer-Tropsch (FT)

Gazyfikacja-reaktor

Gazyfikacja Water-Gas Shift Reaction CO + H2O ↔ CO2 + H2 Partial Oxidation = 2C + O2 ↔ 2CO CO + 3H2 ↔ CH4 + H2O Methane Formation Water-Gas Shift Reaction CO + H2O ↔ CO2 + H2 Yields gas mixtures at three quality grades: Grade: Calorific Value: Gasification Medium: Low 4–6 MJ/Nm3 Air and steam/air Medium 12–18 MJ/Nm3 Oxygen and steam High CV 40 MJ/Nm3 Hydrogen (hydrogenation) *Natural Gas 36 MJ/Nm3 Low CV gas Direct Combustion/Engine fuel Med/High CV gas Feedstock for further conversion

Charakterystyka gazu

Gazyfikacja Za Wysoka sprawność konwersji paliw sypkich do paliwa skondensowanego jak gaz czy paliwa płynne Możliwosc produkcji wodoru do ogniw wodorowych Prosty proces technologiczny Szeroki zakres zastosowanie (mieszaniny odpadów wszelkiego typu) Przeciw W zależnosci od rodzaju biomasy podatność na powstawanie żużlu i innych korozyjnych zanieczyszczeń Wysokie zapotrzebowanie energetyczne procesu Bardzo drogi proces w przypadku używania O2 oraz procesu uwodornienia czy FT.

kontakt@energene.eu ; science@energene.eu Dziękuję za uwagę Kontakt: Michal Moś m.mos@energene.eu 0044 75 308 155 94 Andrzej Matyjewski a.matyjewski@energene.eu 518 386 979 Energene Sp. z o.o. www.energene.eu kontakt@energene.eu ; science@energene.eu Andrzeju nie chesz podac swojego telefonu tu, to jest dosyc amknieta impreza moze warto by bylo by ludzie mieli tel, chyba ze wolisz powiedziec by podeszli po wizytowke? Czy technicznie bedziesz jeszce wyrownywal przentacje (okna tekstowe?) zadnych zdjec instalacji, wydajnosci mozliwych do osiagniecia? Na przykladzie anglikow?