Reaktionsvägar av tjäror med reversibla metalloxider av varierande oxidationsgrad

Forskningsprojekt, 2016 – 2019

Då det idag inte finns något bindande internationellt avtal för att minska utsläppen av växthusgaser, är det inte troligt att vi kommer att kunna stabilisera koncentrationen av koldioxid i atmosfären på en nivå som innebär mindre än 2-grader uppvärmning. Därför måste drastiska åtgärder implementeras snarast, framförallt en omställning av energisystemet till användandet av förnybara energikällor. Förgasning av biomassa är en metod för att tillverka syntesgas, som bland annat kan användas för produktion av förnybara drivmedel till transportsektorn. Tekniken kan vara en viktig steg för att uppnå Sveriges strategiska ambition att ersätta fossila drivmedel med förnybara bränslen senast år 2030. Förgasning blir speciellt intressant när man beaktar Sveriges betydande tillgångar på skog. Problemet med förgasning av biomassa är att det idag inte är ekonomiskt lönsamt, dels på grund av hög kostnad av biomassa i relation till fossila bränslen, men även de höga kostnaderna för gasreningen gör processen olönsam. Detta kan förstås ändras med ett högre pris på koldioxid, något som är nödvändigt om vi avser att minska utsläppen av koldioxid. Speciellt problematiskt är bildandet av tjäror bestående av tunga kolväten. Upp till 10% av rågasen kan bestå av dessa tjäror och därmed måste gasen renas, ofta med dyra processer i komponenter nedströms av förgasaren. Det finns olika sätt att förgasa biomassa, och Chalmers har idag ett stort ramprojekt kring indirekt förgasning, där biomassa förgasas i en bädd av partiklar, främst naturligt förekommande mineraler som silversand och olivinsand. En 2-4 MW indirekt förgasare byggdes på Chalmers 2007, och tekniken har nu även applicerats på en 32-MW anläggning i Göteborg, i det så kallade GoBiGas projektet. Indirekt förgasning har många fördelar jämfört med andra tekniker, och en betydande fördel är att man lätt kan använda olika typer av naturliga mineraler som bädd material i den fluidiserade processen. Då dessa partiklar har kontakt med biogasen, finns det möjlighet att utnyttja dem för att katalytisk eller icke-katalyiskt bryta ner tjärorna. Därmed skulle man undvika dyra komponenter nedströms av förgasaren och därmed förbättra ekonomin för förgasning. Målsättningen med detta projekt är att studera hur olika metalloxider reagerar med vanliga tjärkomponenter. Främst kommer vanliga Fe- och Mn-malmer att studeras. Eftersom dessa typer av partiklar inte bara kan ha katalytiska effekter vid låga oxidationsgrader, utan även reagera med tjärkomponenter genom partiell oxidation, så kommer reaktionerna att studeras som funktion av syreinnehållet av partiklarna och därigenom olika oxidationsgrad av metallen. Projektet kommer innebära att en bättre förståelse för den underliggande kemin erhålls, som kan användas för att bättre utforma en optimal indirekt förgasningsprocess.