Förbränning utan efterreningsteknologi
Av tradition installeras rökgasreningstekniker efter förbränningen. En ny avhandling från Umeå universitet visar att det är möjligt att reducera mycket små partiklar av aska och metaller redan under förbränningsprocessen.
Jonathan Fagerström, TFE doktorand.
De nya rönen kan innebära att efterreningsteknologi inte behövs. Jonathan Fagerström försvarar sina resultat vid Umeå universitet måndagen den 25 maj.
Konceptet att reducera utsläppen till luften redan under förbränningsprocessen benämns fuel engineering och bygger på att de hindrar de kemiska reaktioner som orsakar bildning av dessa partiklar – som är så små att dom är osynliga för ögat (cirka en tiotusendels millimeter).
Tidigare forskning har identifierat principerna för partikelbildning. För de flesta biobränslen sker det genom att olika kaliumföreningar förångas vid de höga temperaturer som råder vid förbränning och att de senare övergår till fast fas som små partiklar då rökgasen kyls.
Det kritiska är således att förhindra förångningen av kaliumföreningarna, vilket kräver förståelse för den komplexa askkemin som sker vid termokemisk energiomvandling av biomassa.
I praktiken genomförs fuel engineering genom att kombinera smart bränsledesign – sameldning eller additiv – och noggrann processkontroll genom att styra förbränningsförhållanden.
– Mina experiment visar att partikelutsläppen kan minska med upp till 90 procent. Denna reduktion är även viktig ur ett tekniskt perspektiv eftersom det förbättrar förbränningsanläggningens driftstillgänglighet och effektivitet, säger Jonathan Fagerström.
Det finns också ett ökande intresse för utvecklingen av matematiska modeller för att kunna förutsäga både tekniska askrelaterade problem och partikelutsläpp. Vissa grundläggande mekanismer kring ask- och partikelbildning är dock fortfarande okända.
Jonathan Fagerström har därför studerat förbränningsförloppet för enstaka bränslepartiklar med fokus på att förstå hur kaliumföreningarna förångas under förbränningen. Resultaten tyder på att mekanismerna som vissa av dagens modeller bygger på delvis kan vara felaktiga, och de metoder som Jonathan Fagerström och andra forskare vid TEC-Lab vid Umeå universitet nu utvecklat kan ge nya möjligheter att studera detta i detalj.
Fuel engineering anses nu redo för uppskalning till pilotverksamhet men kommer att behöva kontinuerlig utveckling genom grundläggande forskning och praktisk testverksamhet, inte minst för att hantera introduktionen av morgondagens biobränslen.
Utsläpp av rökgaspartiklar från förbränningsanläggningar ska begränsas enligt nya EU-direktiv för att ge renare luft och främja hälsa och välmående hos unionens medborgare. Det långsiktiga målet med Jonathan Fagerströms studie har varit att kunna bidra till skapandet av modeller som kan användas för att utveckla morgondagens mer effektiva och miljövänliga bioenergisystem.
Bio4Energy
Jonathan Fagerström har utfört studien inom Bio4Energy, en stark forskningsmiljö inom bioenergi- och bioraffinaderi. Miljön inbegriper Umeå universitet, Sveriges lantbruksuniversitet i Umeå och Luleå tekniska universitet, forskningsinstitut och ett omfattande industrinätverk
Läs mer: http://www.bio4energy.se