Nieuwe fabriek voor het verbeteren van de productie van biobrandstoffen

Een nieuwe proefproject is opgestart door de University of Sidney in de ontwikkeling van vloeibare biobrandstoffen. Het proefproject omvat de bouw van een nieuwe 'fabriek' speciaal voor onderzoekers om experimenten uit te voeren. Het project is dan vooral gericht op de productie van deze biobrandstoffen en de onderzoekers gaan op zoek naar manieren om het productieproces te verbeteren. Want hoe meer men het productieproces kan verbeteren, hoe beter de vloeibare biobrandstoffen gaan kunnen concurreren met andere vloeibare brandstoffen en wordt het één van de geschikte alternatieven voor sommige van de aardolieproducten zoals benzine en dergelijke. En het is niet alleen een geschikt alternatief, maar het het is ook een duurzaam alternatief die geen gigantisch grote veranderingen aan de infrastructuur vragen. De brandstoffen kunnen op deze manier getransporteerd worden aan de huidige aardolieproducten. Ook hoeven de installaties zoals, motoren en dergelijke, nagenoeg niet aangepast worden indien er overgeschakeld wordt op biobrandstoffen. Er zijn dus heel wat voordelen maar er zijn ook een aantal nadelen, namelijk met de grondstof voor de productie van de biobrandstof.

Biobrandstoffen worden gemaakt uit biomassa. Een eerste probleem is dat er heel veel biomassa nodig is voor de productie van vloeibare biobrandstoffen. Hierdoor mag de locatie waar de biomassa geteeld wordt niet te ver gelegen zijn van de fabriek waar men de biomassa verwerkt tot vloeibare biobrandstoffen. Maar het is niet altijd mogelijk om een verwerkingsfabriek te bouwen dicht bij de locaties waar de biomassa geteeld wordt. Ook is er dus maar een beperkte toevoer mogelijk van grondstoffen aan de fabriek doordat enkel de geschikte gewassen die binnen bepaalde straal rondom de fabriek groeien gebruikt "kunnen" worden. Wanneer de biomassa van te ver moet komen, dan worden de transportkosten enorm hoog. En wanneer de afstand echt te groot wordt, kan zelfs zijn dat er meer brandstof nodig is voor het transport dan dat er verkregen wordt uit de lading. Dus dit dus een sterke beperkende factor voor de productie van biobrandstoffen. Hierdoor is het dus belangrijk dat de productie van deze biobrandstoffen zo efficiënt mogelijk verloopt. Daarnaast is er ook nog een ander probleem met het gebruik van biomassa voor de productie van brandstoffen. Voor het telen van de biomassa is er uiteraard een bepaald stuk grond nodig. Maar deze grond is veelal ook geschikt voor het telen van voedingsgewassen. Er kan dus concurrentie gaan ontstaan tussen de landbouw voor voedsel en de landbouw voor energie om beschikbare productiemiddelen, niet alleen voor landbouwgrond maar ook voor water en kunstmest. Deze concurrentie kan leiden tot hogere voedselprijzen en kan de voedselvoorziening in het geding komen waarbij dan het armste deel van de wereldbevolking als eersten de gevolgen van zullen ondervinden.

Er zijn al verschillende generaties onder de biobrandstoffen. Waarbij de eerste generatie die is waarbij men gebruik maakt van suikers, zetmeel, plantaardige olie of dierlijke vetten. Deze maken in het algemeen gebruik van voedingsgewassen. De tweede generatie zijn biobrandstoffen die niet voedsel gerelateerd zijn. Hiervoor wordt er gebruik gemaakt van speciale energie-gewassen of van de oneetbare gedeelten van voedselgewassen. Als laatste is er dan nog een derde generatie aan het opkomen. Bij deze generatie gebruikt men algen voor de productie van biobrandstoffen. Hierbij is er dus geen concurrentie meer met de voedingsgewassen. Indien men het productieproces steeds meer en meer kan optimaliseren wordt de kostprijs van de biobrandstoffen steeds een beetje gedrukt. Ook kan men, wanneer men de productie tracht te optimaliseren, proberen om meer brandstof te krijgen uit een bepaalde hoeveelheid biomassa. Hiermee vormen de beperkingen omtrent het telen van de biomassa ook minder bepalend voor de snelheid van de productiesnelheid. Ook zoek men naar methodes om de energie die nodig is tijdens het productieproces zoveel mogelijk te reduceren. Dit doet men door de restwarmte te gaan 'opvangen' met warmtewisselaars zodat deze gebruikt kan worden in andere delen van het proces of voor andere doeleinden.

De fabriek waar dit proefproject doorgaat worden er biobrandstoffen geproduceerd volgens het hydro thermal upgrading proces. Hydro thermal upgrading is een afvalverwerkingstechniek die biomassa 'recycleert' en dus omzet in bruikbare brandstoffen. De biomassa wordt eerst voorbehandeld, waarbij er eventueel water en zuurstof worden toegevoegd. Dit zorgt dat het proces gemakkelijker verloopt. In een volgende stap wordt de druk verhoogd tot 150 à 180 bar. In de reactor ontstaat er vervolgens, wanneer de temperatuur verhoogd wordt tot ongeveer 330°C, een vloeibaar koolwaterstof product. Tijdens deze reactie ontstaat er CO2, die dan wordt verwijdert uit het mengsel. Daarna laat men de temperatuur weer zakken en komt het mengsel in de scheider terecht. Daar wordt het water van het product, biocrude, gescheiden. Dit proces duurt ongeveer 15 minuten. Deze biocrude wordt dan nog verder verwerkt, namelijk het wordt opgesplitst in een zware en een licht fractie. Deze worden dan verwerkt tot bruikbare brandstoffen. Een groot voordeel van de proces is dat het niet nodig is om de biomassa eerst te drogen en ook dat het geschikt is voor de verwerking van afvalproducten van voedselgewassen. Het thermisch rendement van dit proces ligt tussen de 75% en 85%.

De installaties in de fabriek zijn relatief klein maar dit zorgt ervoor dat ze heel wat flexibeler zijn. Zo kunnen de werkingsomstandigheden zo eenvoudiger aangepast en onderzocht worden. Of kunnen de onderzoekers gaan experimenteren met verschillende productiemethoden. De relatief kleine schaal van de installaties zorgt ervoor dat de kostprijs van deze experimenten beperkt blijft in vergelijking met wanneer er grote installaties gebruikt zouden worden. Ook vragen de experimenten zo minder tijd. Naast de productie van brandstoffen onderzoekt men ook de mogelijkheid voor de productie van bepaalde chemicaliën. Het bouwen van de fabriek is momenteel afgerond en dus kunnen de wetenschappers nu beginnen met de verschillende onderzoeksprojecten.

via [usyd.edu]