Nytt sätt omvandlar biomassa
Förnyelsebara källor av koldioxidneutralt råmaterial som biomassa från skog och åkrar kan omvandlas till olika former av bränslen, exempelvis etanol och biodiesel, men även värdefulla kemikalier. En lovande förädlingsteknik för detta är termokemisk förgasning. Hur man designar förgasningsreaktorer så att de fungerar effektivt och konkurrenskraftigt med biomassa i pulverform som bränslekälla är en tuff utmaning, något som Per Holmgren tittat närmre på i en avhandling vid Umeå universitet under forskargruppen TEC-lab.
– Det går att beskriva bränslets omvandlingsgrad i reaktor med hjälp av snabba kameror istället för att försöka plocka ut partiklar, vilket kan vara svårt då det är så hög temperatur i reaktorerna. Omvandlingsgraden och även andra egenskaper som bränslepulvrets fallhastighet, storlek och form går att implementera i datasimuleringar av nya reaktorer, vilket är ett väldigt mycket snabbare och billigare sätt än att bygga många testreaktorer, säger Per Holmgren.
Viktiga frågor som behöver besvaras gäller till exempel hur bränslet rör sig genom reaktorn, hur askan bildas och bygger upp i reaktorn, hur askan och bränslet påverkar varandra och hur askan påverkar insidan av reaktorn, menar Per Holmgren.
Olika former av biomassa har också stor variation i sin kemiska sammansättning, speciellt när det gäller de askbildande grundämnena i bränslet. Denna sammansättning är också väldigt annorlunda mot kol och olja som är det vanligaste bränslet i dag.
Ett av målen för framtiden är att kunna utnyttja växtdelar eller restprodukter som bränsle – biomassa som annars anses olönsamma eller tekniskt utmanande. Det som ofta ställer till huvudbry är askaproblematiken.
– Det är önskvärt att bränslet omvandlas snabbt så att man inte behöver så lång reaktor, men ett problem med askan är att den bygger upp och sätter igen reaktorn eller på olika sätt angriper innerväggarna av reaktorn så att den går sönder. Vanligtvis opererar reaktorerna vid så hög temperatur att askan smälter och rinner ut i botten, men många av de bränslen vi skulle vilja utnyttja bättre ger aska som har väldigt hög smältpunkt. Jag har bland annat undersökt hur man kan sänka den smältpunkten, säger Per Holmgren.
Han har också studerat effekten av kemiska tillsatser i bränslet och för rörflen, en slags energigröda, visade resultaten att en mix av kaliumbikarbonat och temperatur gav bra driftsförhållanden.