Je leest:

Duurzaam gas uit ‘geroosterd’ hout

Duurzaam gas uit ‘geroosterd’ hout

Auteur: | 3 februari 2005

Door loofhout bij relatief lage temperaturen te ‘roosteren’ en vervolgens te vergassen kan efficiënt duurzame energie worden geproduceerd. Dat blijkt uit onderzoek van chemisch technoloog Mark Prins van de TU/e. Het geproduceerde gas kan worden gebruikt voor de productie van elektriciteit en brandstoffen maar ook chemicaliën.

Prins onderzocht aan de hand van een thermodynamische analyse hoe biomassa zo efficiënt mogelijk kan worden vergast. Dat leidde tot een concept waarin twee technieken worden gecombineerd: torrefactie (‘roosteren’) bij temperaturen van 250 tot 300 °C en vergassing bij veel hogere temperaturen. Het roosteren van biomassa verhoogt de calorische waarde van het hout en verlaagt het vochtgehalte, waardoor het veel beter te vergassen is. Bij praktische vergassingstemperaturen tussen de 900 en 1200° C raakt de geroosterde biomassa, in vergelijking met onbehandelde biomassa, minder ‘over-geoxideerd’. Dat is gunstig voor de efficiëntie van het proces.

Bomen zijn een voorbeeld van biomassa waaruit in principe op een duurzame wijze energie is te winnen. Omdat ze tijdens hun groei CO2 uit de atmosfeer hebben opgenomen, draagt de energieproductie niet of nauwelijks bij aan het broeikaseffect. Beeld: Wouter van den Hoogen, TU/e

Uit het oogpunt van een duurzame energievoorziening is het belangrijk dit soort efficiëntere processen verder te ontwikkelen. Biomassa speelt reeds een grote rol in de energievoorziening, vooral in ontwikkelingslanden, maar wordt vaak inefficiënt gebruikt. In plaats van verbrand, kan deze beter vergast worden, waarbij het product gas gebruikt kan worden in moderne apparatuur, zoals in gas turbines, brandstofcellen of katalytische reactoren.

Experimenten

Mark Prins voerde experimenteel onderzoek uit in een onderzoeksreactor van de TU/e. Daarnaast werkte hij samen met vergassingstechnologen bij het Energieonderzoek Centrum Nederland (ECN), die over grotere installaties beschikken.

Detailopname van de vergassingsreactor in de proefopstelling in het Eindhovense laboratorium. Beeld: Mark Prins, TUE

Uit de experimenten blijkt dat het proces vooral van belang is voor loofhout – zoals beuk en wilg – en stro. Bij naaldhout zoals larix heeft de torrefactie veel minder invloed op de vergassingsmogelijkheden van het hout. Prins verklaart dit verschil aan de hand van de samenstelling van de hemicellulose fractie (circa 20-35 gewichtsprocent) van het hout. Bij loofhout bestaat deze voornamelijk uit pentosen (suikers met vijf koolstofatomen) waarvan met name het thermisch instabiele xylaan gevoelig is voor de torrefactie. Naaldhout hemicellulose bestaat uit polymeren van zowel pentosen als hexosen (C5 en C6 suikers) waarop het roosteren minder invloed heeft. Prins ontwikkelde een model dat het gewichtsverlies van het hout in het proces beschrijft. Daarnaast analyseerde hij de gevormde producten.

Vergassingspraktijk

Het aandeel in de totale energie-opwekking is nog gering, maar er zijn op de hele wereld al een aantal vergassers operationeel. Hoewel het onderzoek van Mark Prins tamelijk fundamenteel gericht was, denkt hij dat het toch van betekenis kan zijn voor de vergassingspraktijk. Zo zou torrefactie de bijstookmogelijkheden van hout kunnen vergroten bij de elektriciteitscentrale in het Limburgse Buggenum, gebouwd rond ’s werelds meest geavanceerde steeenkolenvergasser. Deze werkt bij relatief hoge temperaturen (1200-1400 °C) die uitstekend geschikt zijn voor de vergassing van het geroosterde hout. Een voordeel is verder dat het geroosterde hout (in tegenstelling tot onbehandeld hout) tot poeder is te vermalen, zodat het gemakkelijk met het steenkoolpoeder gemengd kan worden. Voor de tweede grote Nederlandse vergasssingsunit, die bij de AMER centrale in het Brabantse Geertruidenberg, zal het roosteren van hout minder betekenis hebben omdat deze unit bij veel lagere temperaturen (rond 900 °C) operationeel is.

De steenkolenvergasser van Nuon in Buggenum, waar hout en andere biomassa wordt bijgestookt.

Prins geeft aan dat behalve technologische ontwikkeling van het vergassingsproces andere, niet-technische aspecten van belang zijn voor verdere implementatie van dit soort processen: met name kosten en beschikbaarheid van biomassa en de maatschappelijke acceptatie van deze energiebron. Sociaal-wetenschappelijk onderzoek in het biomassaprogramma aan de Technische Universiteit Eindhoven laat zien dat het publiek het gebruik van afval als energiebron als duurzaam ervaart, maar dat dit voor geteelde gewassen en hout vooralsnog minder het geval is.

De promotie van Mark Prins maakt onderdeel uit van het programma ‘Biomass as a sustainable energy source: environmental load, cost-effectiveness and public acceptance’ van het Stimuleringsprogramma Energieonderzoek dat wordt uitgevoerd door de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO) in samenwerking met Senter/Novem. Het experimentele werk werd uitgevoerd in samenwerking met het Energieonderzoek Centrum Nederland (ECN) en Shell Global Solutions, met steun van de Stichting Duurzame Energie (SDE).

Zie ook:

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 03 februari 2005

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.