Pyrolys för värmeproduktion : Biokol den primära biprodukten

http://www.uppsatser.se/uppsats/8ee79c633f/

Detta är en Magister-uppsats från Högskolan i Gävle/Avdelningen för bygg- energi- och miljöteknik

Författare: Mattias Gustafsson; [2013]

Nyckelord: Pyrolysis; heat production; biochar; combustion; Pyrolys; värmeproduktion; biokol; förbränning;

Sammanfattning: Pyrolys innebär att exempelvis biobränsle hettas upp i syrefattig miljö för att bilda pyrolysgas och kol. Pyrolysgasen kan brännas för att producera värme med låga utsläpp och kolet har en mängd användningsområden; jordförbättringsmedel, fodertillskott, filtermaterial, kolfastläggning, energibärare, ståltillverkning m.m. Om krav på bränsle och användningsområde för kolet uppfylls kan kolet certifieras som biokol. Syftet med den här rapporten är att utreda om pyrolystekniken är ett hållbart, tekniskt och ekonomiskt alternativ till pellets- och flisförbränning för värmeproduktion. Målet är att förmedla pyrolysens tekniska och ekonomiska förutsättningar, såväl positiva som negativa. Rapporten är baserad på en kombination av litteraturstudier, djupintervjuer, besök vid anläggningar och referensgruppsamtal.

.....

IPCC: Här är enda sättet att stoppa global uppvärmning. Ny Teknik 20130926

http://www.nyteknik.se/nyheter/energi_miljo/miljo/article3771494.ece

Enda sättet att stoppa den globala uppvärmningen är en massiv insats för att ändra kemin i atmosfären. Det är en av slutsatserna i den nya klimatrapporten enligt tidningen New Scientist....

Bara om utsläppen blir ”starkt negativa” går det att vända utvecklingen enligt IPCC, skriver New Scientist.

 

Geoengineering är ett begrepp som spänner över många metoder att avsiktligt påverka klimatet. Det handlar till exempel om att spraya svavelpartiklar i stratosfären för att svalka ner planeten.

Kostgjorda moln och gigantiska speglar i rymden för att leda bort solljuset är andra tekniker som diskuteras.

 

Kommentar: I detta sammanhang kan pyrolys med markläggning av biokol också få betydelse.

EU-miljard till svensk energiteknik. Ny Teknik 20121219

http://www.nyteknik.se/nyheter/energi_miljo/energi/article3606762.ece
Förgasning, pyrolysolja och vindkraft i kallt klimat. Tre svenska energiprojekt får dela på en miljard kronor i EU-satsningen NER300.

Ett av projekten är Gobigas 2, Göteborg Energis satsning på att omvandla spill från skogsbruket till fordonsgas med hjälp av förgasning.

-Jag är jätteglad. Pengarna ska gå till den andra etappen i vårt förgasningsprojekt, säger Åsa Burman, som är projektchef och vd för Gobigas.

Det kolhaltiga bränslet förgasas vid ungefär 850 grader i en syrefri miljö. Då bildas syntesgas, en blandning av kolmonoxid och vätgas. Gasblandningen omvandlas i flera processteg till metan, som kan matas ut i det befintliga gasnätet. Anläggningen ska ha effekten 20 megawatt biogas, tillräckligt för att försörja 15 till 20 000 fordon, enligt Gobigas beräkningar

Pyrogrot, som drivs av BillerudKorsnäs, ska tillverka grön pyrolysolja av skogsrester som grenar, toppar och stubbar. Målet är att bygga en fullskaleanläggning vid Skärblacka bruk.

Vindparken Blaiken, ett samarbete mellan Skellefteå Kraft och Fortum, bygger vindturbiner optimerade för kallt klimat. De ska klara temperaturer under minus 30 grader och svåra isförhållanden. Den totala effekten på de 90 turbinerna i vindparken ska bli 225 megawatt.

 

Förgasning ger mer el ur sopor.. Ny Teknik 20121126

http://www.nyteknik.se/nyheter/energi_miljo/bioenergi/article3586941.ece LAHTIS. Förgasa avfallet så ger kraftvärmeverket mer el. Ny Teknik har besökt finska Lahti Energia som är först ut med den nya tekniken.

Varje timme kör två fullastade lastbilar genom grindarna till kraftvärmeverket i Lahtis, totalt 250 000 ton avfall per år. I andra änden kommer 600 gigawattimmar fjärrvärme och 300 gigawattimmar el ut.

Andelen el är alltså drygt 30 procent, en jämförelsevis hög siffra. Få traditionella kraftvärmeverk, som eldar avfall, kommer ens upp i 20 procent. Det är goda nyheter för energibolaget Lahti Energia, eftersom el ger bättre betalt än värme.

Det höga elutbytet beror på en ny process där avfallet inte förbränns direkt. I stället förgasas avfallet till en blandning av gaser, däribland metan, vätgas och koloxid. Sedan kyls och ­filtreras gasblandningen innan den ­förbränns i hög temperatur. Kraftvärmeverket här i Lahtis är en demonstrationsanläggning, först i världen med att förgasa avfall i stor skala, enligt finska Metso som utvecklat tekniken. Investeringen uppgår till närmare 1,5 miljarder kronor.

Kommentar: För mig påminner processen om pyrolys. Bränner man upp kolet?

/Tord

FÖRENINGEN SYDSVENSKA HÖGLANDETS BIOKOL.

Ett av Klimatnätverkets i Eksjös primära mål är att verka för att minska klimatförändringarna som är en följd av de alltmer ökande växthusgaserna i atmosfären. Detta kan ske genom att minska utsläppen av växthusgaser, så att t.ex. CO2-halten i vår atmosfär inte ökar. Men det kan också ske om ”man fångar CO2” från luften och tillverkar kol, vilket kan ske genom pyrolys dvs upphettning till 350 gr C. eller mer utan syretillförsel. Detta kol som vi kallar biokol (biochar, charcoal) kan sedan plöjas ned i marken där det stannar kvar i tusentals år. Jordens bördighet ökar då också.

För att uppnå detta mål har vi bildat en ekonomisk förening med namnet Sydsvenska Höglandets Biokol som nu har beviljats pengar från Leader och avsikten är att vi skall tillverka en kolningsmaskin, så att lantbrukarna själva skall kunna kola växtrester t.ex. flis till biokol, som när det plöjts ned i marken ökar skördarna. 
Läs mer och se bilder: 
http://www.biochar.info/index.cfm?view=52.2&lan=en

World premiere of a pyrolysis plant combined with a Stirling engine

http://biochar.bioenergylists.org/dkstirlingbiochar

Submitted by Tom Miles on November 24, 2008 - 9:43pm

World premiere of a pyrolysis plant combined with a Stirling engine
Danish Stirling, October 24, 2008
Aarstiderne
On October 24th the Danish Minister for the Environment Troels Lund Poulsen officially inaugurated the new pyrolysis plant at Barritskov Gods supplied by Stirling Denmark. The plant is the worlds first pyrolysis plant based on a Stirling engine and will provide heat and power to the facilities. Furthermore, the plant will produce a valuable charcoal for soil improvement and CO2 sequestration. The plant has been designed by Stirling Denmark based on the SD4 engine and on research on pyrolysis at DTU, Denmark. The plant will initially run on wood chips from recycled wooden crates, but the plant is expected to be able to handle many different types of biomass.
See more at Aarstiderne and also (video) http://www.dr.dk/odp/player.aspx?uniqueid=309067&mt=newstab&st=news_TVAv...
(both in Danish)
Aarstinderne as translated to English using Google.
http://www.stirling.dk/

Denmark

Skogen i blåsväder . SVD 20120808

http://www.svd.se/naringsliv/branscher/industri-och-fordon/skogen-i-blasvader_7404092.svdDet är tungt just nu för den svenska skogsindustrin. http://www.svd.se/naringsliv/branscher/industri-och-fordon/skogen-i-blasvader_7404092.svd

Kommentar: Om skogsindustrin är i motvind borde en ny avsättning som t.ex. material för biokol vara välkommet.
Även i Smålandsbygdens tidning (20120803) anges att behovet av biobränsle minskat.
 /Tord

"Borgs bensinvinst borde gå till biogas". Ny Teknik 20120410

DEBATT. Villkoren för produktion av biogas är i dag så osäkra att flera aktörer avvaktar med investeringsbeslut. Både miljön och klimatet blir förlorare och vi riskerar att Sverige går miste om många nya gröna jobb. Anders Borg borde använda momsen från bensin- och dieselförsäljningen till stöd för biogas, skriver Anders Mathiasson, vd Energigas Sverige.

Att biogasproduktionen inte ökar är i längden ohållbart om de förnybara drivmedlen ska kunna stärka sin ställning på marknaden, vilket är nödvändigt om miljö- och klimatpåverkan ska minska och regeringens målsättning om en fossiloberoende fordonsflotta ska kunna uppnås till 2030. Lösningen på problemet finns nära till hands!

Genom att använda de momsintäkter som stigande bensin- och dieselpriserna ger skulle staten kunna stötta biogasproduktionen i landet. Anders Borg skulle redan nu kunna ge klartecken till att införa det efterfrågade stödet av småskalig gårdsproduktion av biogas – där potentialen är som störst – med 20 öre per producerad KWh.

I dag produceras cirka 50 GWh gödselbaserad biogas inom lantbruket. På den nivån skulle ”20-öringen” endast kosta staten cirka tio miljoner kronor. Men om stödet trappas upp till 60 miljoner kronor årligen skulle produktionen kunna öka hela sex gånger på bara några år till 300 GWh. Räknat på tre år skulle stödet uppgå till uppemot 180 miljoner kronor – pengar som Anders Borg redan har tjänat in sedan höstens prisökningar på de fossila bränslena.

Beloppet är blygsamt. Men potentialen är enorm, på sikt uppemot 1 500 GWh. Ett sådant stöd skulle ge stora miljövinster – minskad klimatpåverkan, miljövänligare transporter och uppvärmning, samt ökad användning av biogödsel som i sin tur minskar både användning av konstgödsel och övergödningen av vattendrag och hav. Dessutom ger det möjlighet att utveckla ny teknik och nya företag, vilket ger fler jobb och ökade exportintäkter.:

Kommentar: Om biogasanläggningarna dessutom gjordes om till pyrolysanläggnigar skulle man visserligen få 25 % mindre gas men det producerade kolet som då kunde plöjas ned i marken skulle dels minska CO2 halten i atmosfären dels öka markens bördighet med upp till 30 %. /Tord

Carbon sequestration. Från Wikipedia

Carbon sequestration is the capture of carbon dioxide (CO₂) and may refer specifically to:

• "The process of removing carbon from the atmosphere and depositing it in a reservoir."^[1] When carried out deliberately, this may also be referred to as carbon dioxide removal, which is a form of geoengineering.

• The process of carbon capture and storage, where carbon dioxide is removed from flue gases, such as on power stations, before being stored in underground reservoirs.

• Natural biogeochemical cycling of carbon between the atmosphere and reservoirs, such as by chemical weathering of rocks.

Carbon sequestration describes long-term storage of carbon dioxide or other forms of carbon to either mitigate or defer global warming and avoid dangerous climate change. It has been proposed as a way to slow the atmospheric and marine accumulation of greenhouse gases, which are released by burning fossil fuels.^[2]
Carbon dioxide is naturally captured from the atmosphere through biological, chemical or physical processes. Some anthropogenic sequestration techniques exploit these natural processes,^[3] while some use entirely artificial processes.
Carbon dioxide may be captured as a pure by-product in processes related to petroleum refining or from flue gases from power generation.^[4] CO₂ sequestration includes the storage part of carbon capture and storage, which refers to large-scale, permanent artificial capture and sequestration of industrially produced CO₂ using subsurface saline aquifers, reservoirs, ocean water, aging oil fields, or other carbon sinks.

Green charcoal international

The use of biochar (green charcoal in its powder form) to improve soil condition dates back several millennia, but this technique has only recently been rediscovered.

Biochar.info

Biochar is defined simply as charcoal that is used for agricultural purposes. It it created using a pyrolysis process, heating biomass in a low oxygen environment. Once the pyrolysis reaction has begun, it is self-sustaining, requiring no outside energy input. Byproducts of the process include syngas (H2 + CO), minor quantities of methane (CH4), tars, organic acids and excess heat.

ALL Power Labs

ALL Power Labs offers open source “How to” wood gasifier plans and CAD drawings to help you build the GEK wood gas generator. The most recent GEK gasifier plans and instructions are maintained in the GEK wiki sandbox under the “How to build and run the GEK Gasifier” section. When you are ready to build, consult the wiki for the current best state of the GEK, and related info on how best to operate it.

Nordic Biochar Conference 2011

Hemsida för Norwegian biochar competance center:
Carbon sequestration in Norway and increased yields in Zambia were the highlights from the first Nordic Biochar seminar held in Oslo 9-10 Nov. 2011. Production of biochar is a topic that has received more attention in recent years as a possible measure to improve the carbon balance in agriculture and improve soil quality in some soil types.Under Norwegian conditions, it was explained by researcher Adam O'Toole from Bioforsk, that in 2011 3 tons per hectare of biochar in a clay-loam soil increased oat yield by 6% compared to the control.

Kan biokol återställa klimatbalansen? Vilka är förutsättningarna?

Den 13/10 2011 höll Folke Gunther föredrag om ovanstående på ABF-huset i Stockholm. Följande är hämtat från detta föredrag:

Utsläppen per år är c:a 8 Gt kol (=30 Gt CO2).
Halveringstid för nedgrävt kol är 5000-7000 år.
Halveringstid för biomassa i jorden är c:a 40 år.
CO2 är stabilt i atmosfären.

Folke framförde förslaget att bonden skall få tillbaka en s.k. omvänd CO2-skatt om han plöjer ned biokol som tillverkats av västrester genom pyrolys.

/Tord

Biokolforskning vid LUVA. (Uppsala universitet)

Man har visat att tillsats av biokol förbättrar jorden på följande sätt:

• Ökar förmågan att binda vatten och näringsämnen, dock inte hårdare än att de fortfarande är lättillgängliga för växterna.
• Minskar läckage av fosfor, kväve och andra näringsämnen.
• Markens ekosystem förbättras eftersom mikroorganismer, maskar m.fl. gynnas.
• Jorden blir mer lättarbetad, vilket dels ökar rötternas utbredning och därmed näringsupptag, dels minskar jordbruksmaskinernas bränsleförbrukning.
Generellt gäller att ju sämre jordarna är från början desto påtagligare blir dessa effekter.
Enligt en färsk vetenskaplig artikel bör 12 % av dagens utsläpp av växthusgaser kunna undvikas med hjälp av biokol, samtidigt som matproduktionen förbättras och bioenergi utvinns
Hållbar bioenergiproduktion
I kölvattnet av hotande klimatförändringarna och minskande tillgångar på billig olja, talas det allt mer om hur vi kan öka användningen av biobränslen. Ibland kan vi läsa enfaldiga beräkningar av hur mycket bioenergi Sverige skulle kunna producera om vi ”dammsög” alla jord- och skogsbruksmarker på skörderester, grenar, stubbar etc. Men ett sådant tillvägagångssätt är naturligtvis inte uthålligt och skulle resultera i utarmade jordar inom några decennier. Att återföra askan efter t.ex. förbränning i värmekraftverk är inte heller uthålligt eftersom jordens mullhalt fortfarande minskar och att de lättlösliga salterna från askan då ger en näringschock till växterna, för att sedan snabbt lakas ut och till slut hamna i Östersjön.
Att i stället samla upp biomassa, som annars skulle förmultnat på några år, och omvandla den till biokol som återförs till jorden, skulle vara ett effektivt sätt att behålla eller öka markens kolhalt samtidigt som bioenergi kan tillvaratas. Biokolmetoden erbjuder förmodligen den effektivaste och kanske enda vägen till verkligt hållbar bioenergiutvinning.
Hur kommer vi vidare?
Först och främst behövs det mer forskning på biokol, t.ex.:

• Hur kan vi utnyttja biokol för att på bästa sätt gynna matproduktionen och samtidigt minska näringsläckage?
• Hur kan vi göra framställningen av biokol kostnadseffektiv genom att hushålla med och ta till vara överskottsvärmen och pyrolysgasen vid framställningen?
• Hur ska framställningen av biokol ske, så att processen inte bara blir oskadlig utan också direkt gynnar de ekosystem där biomassan produceras?

Men redan nu vet vi tillräckligt för att öka användningen av biokol vilket kommer att starta en positiv spiral av kunskap, tillgänglighet, allmän kännedom och förbättrat jordbruk. Du kan hjälpa till i denna process genom att i liten eller stor skala framställa och/eller använda biokol.
Under rubriken Boka Föreläsning finns presentationer av föreläsarna Lars Hylander och Folke Gunther
.

En unik pyrolysprocess uppfunnen av pitebon Bengt-Sture Ershag

Pyrolys eller CFC (Carbonize by Forced Convention):
(Aktiebolaget döptes till Scandinavian Enviro Systems AB där en styrelse med industrierfarenhet tillsattes, där Ola Ekman blev VD och Bengt-Sture Ershag teknisk chef.)
CFC (Carbonize by Forced Convention) är deras pyrolyssystem. I dagsläget bygger de sin första fullskaliga anläggning och den ska återvinna 10000 ton bildäck per år. Deras huvudfokus ligger på däck, men de har även forskning inom andra områden t. ex. hönsgödsel och andra biomaterial där de skall tillverka biokol.

BIOAGRO Energy Österlen AB

BIOAGRO Energy is a large-scale facility for producing biomass residue pellets for combustion usage, by upgrading the residues to a durable and efficient fuel pellet. The facility enable sales of the new sustainable agrofuel pellet - Bioagropellets™. It gives a closed-loop energy system providing 100% fossil fuel free heating of buildings and drying operations. The system is created from the EU-LIFE project BIOAGRO. The project website can be viewed at: www.bioagrolife.com.

With biochar innovation company, Ecoera AB, biochar trials are now in full process using Bioagropellets(tm) - formula R56 - as source for a biochar high in element such as potassium and phosphorous. The trials have been conducted in South Swedish fields to the BIOAGRO Energy facility and are made on sandy soils with low production output. The trials so far, have shown a good root ingrowth from the Barley, sown.

This is the first large-scale biochar trial in Sweden, and also coupled to carbon sequestration.

Read more at Ecoeras homepage.

Nygammal teknik binder koldioxid i jordbruksmark

Lantbruket kan definitivt vara en stor del av lösningen på problemet med den globala uppvärmningen.Det tror i alla fall Göteborgsföretaget Ecoera som med sin teknik för kollåsning i jordbruksmark vill öppna politikernas ögon och visa dem att det idag finns effektiva verktyg att ta till i kampen mot växthuseffekten.

Metoden har tre mycket viktiga fördelar. Dels tas koldioxid bort från luften och binds
i marken. Dels får man i processen ut användbart biobränsle som kan återföras
i processen eller utnyttjas på annat sätt och sist men inte minst bidrar kolet i
marken till förbättrade skördar.
20110929: Skrivit till David Andersson och sagt att vi är intresserade.

Här ligger en guldgruva. Ny Teknik 20110316.

Tio minuter i knappt 300 grader.

Att ersätta fossilt kol med biobränsle är ett sätt att minska världens utsläpp av koldioxid. Men det finns problem. Biobränslen som flis tar stor plats vid transporter, blir lätt fuktigt, är svårt att mala och har förhållandevis lågt energiinnehåll.

Umeåföretaget Bioendevs lösning är att rosta flisen i syrefri miljö vid knappt 300 grader. Efter tio minuter har det förvandlats till ett torrt, sprött och energirikt material som dessutom stöter ifrån sig vatten.

- Energiinnehållet ligger i klass med bättre brunkol. Vi kallar det grönt kol, säger Anders Nordin, professor i energiteknik vid Umeå universitet och en av företagets grundare.

Processen, som liknar den vid kafferostning, kallas torrefiering

Kommentar: Detta kol bör också kunna användas som jordförbättringsmedel, och då ligger det också kvar i jorden i tusentals år.
/Tord

Can charcoal save the world?

"Terra preta means "black earth". More importantly, if less literally, it means fertile soil—created 1000s of years ago out of nutrient-starved rainforest dirt by the strange alchemy of charcoal.

No one knows exactly how Amazonian natives made terra preta, but that isn't stopping modern agriculture scientists from attempting to recreate, and build on, the successes of this ancient farming technique. Using biochar—charcoal created in an oxygen-free environment—they're hoping to improve soil quality and sequester carbon. But first, they have to deal with that pesky little thing called evidence."

Mycket information finns att hämta här (Klicka på titeln)
/Tord