Biomass to liquid fuels

Gassifisering av biomasse (for eksempel skogsavfall) fulgt av gassbehandling og syntese av hydrokarboner (såkalt Fischer-Tropsch syntese) er en mulig produksjonsrute for bærekraftig biodrivstoff som ikke fortrenger matvareproduksjon. Metoden er spesielt egnet for framstilling av diesel og flydrivstoff. Teknologien bygger i stor grad på kjente prosesser, men teknisk sett er det imidlertid en rekke nye utfordringer når biomasse er råstoffet, både knyttet til syntesegassens sammensetning og prosessens utforming og anleggenes lønnsomhet. Det er spesielt krevende å designe lønnsomme anlegg fordi skalaeffekten for slike anlegg er meget viktig, produksjonskostnadene per produsert enhet synker når anleggene blir større, men virkelig store anlegg krever mer råstoff enn det som er tilgjengelig innenfor en rimelig avstand fra anlegget. I dette prosjektet har mye av arbeidet vært fokusert på grunnleggende prosessforståelse og effekten av uorganiske forbindelser (svovel, askekomponenter) på etterfølgende prosesstrinn. Resultatene viser at koboltkatalysatorene som brukes i Fischer-Tropsch syntese for produksjon av drivstoff er meget følsomme for askekomponenter (alkali- og jordalkalimetaller). Selv meget små mengder av disse komponentene (noen hundre ppm) avsatt på katalysatoren reduserer katalysatorens aktivitet dramatisk. Fra før er det kjent at også svovelkomponenter har samme effekt. Dette innebærer at det stilles strenge krav til gassrensing før syntesetrinnet. I dette prosjektet er det også gjort innledende arbeider for å utvikle nye sorbenter for å fjerne forurensingene fra syntesegassen. I denne forbindelse er det bygd opp et nytt testanlegg for dette formålet og gjort forsøk med et nytt manganbasert sorbentmateriale som er effektivt for fjerning av svovelkomponenter ved høyere temperatur enn det som tidligere er brukt. Dette vil kunne gi grunnlag for mer design av mer effektive prosesser. Et viktig resultat fra dette arbeidet er bedre forståelse av Fischer-Tropsch katalysatorer. Både gjennom dedikerte mekanismestudier og gjennom forståelsen som framkom gjennom studier av effekten av askekomponentene har vi kommet nærmere en god beskrivelse av de aktive punktene for FT-syntesen over koboltkatalysatorer.

Biomass is the only renewable energy possible to convert into liquid fuels that is compatible with the present infrastructure of the transportation sector. As a means for reducing the CO2 emissions from the transportation sector, biomass could play an imp ortant role in the near future. It is of crucial importance that the biomass used for transportation fuels does not compete with biomass for food and that it is produced in an environmental friendly way. The production of 2nd generation biofuels from wood y biomass uses the whole plant including the lignocellulosic part. One promising way for producing the 2nd generation biofuels is through gasification into synthesis gas and converting the synthesis gas to liquid fuels (diesel) by the Fischer-Tropsch synt hesis. Biomass also offers the possibility to produce other liquid fuels such as ethanol, methanol and even hydrogen. A number of process configurations are possible for the conversion of biomass to liquid fuels. It is, however, important for a fut ure process to modify existing or to develop new technology for the synthesis gas production and the Fischer-Tropsch synthesis. The present proposal is based on many years of experience with similar technology for converting natural gas to liquids and co ntains research proposals covering crucial areas of catalyst and adsorbent technologies: The reforming of undesired biogas components, the adjustment of the biogas composition, the removal of pollutants, and the Fischer-Tropsch synthesis using biomass-gen erated syngas. The overall budget is xxx, and the plan is to educate 2 PhD candidates and publish at least 10 papers.