Biobrandstoffen geproduceerd door roosteren
Roosteren, het proces dat wordt gebruikt om koffiebonen te branden, kan de energie-inhoud van de belangrijkste energiegewassen van Groot-Brittannië met wel 20% verhogen. Wetenschappers van de Faculteit Ingenieurswetenschappen van de Universiteit van Leeds hebben inderdaad het gedrag bestudeerd tijdens de verbranding, na het roosteren, van planten die speciaal voor de productie van energie worden gekweekt.
Roosteren is een mild pyrolytisch proces dat wordt uitgevoerd onder inerte omstandigheden, waarbij vocht wordt onttrokken, gedeeltelijke endotherme afbraak van celwanden wordt veroorzaakt en de chemische structuur van biomassapolymeren verandert. Dit proces heeft de verdienste dat het een stevig product creëert dat gemakkelijker kan worden opgeslagen, vervoerd en gebroken dan ruwe biomassa. Het verbetert ook de eigenschappen van biomassa met betrekking tot thermochemische behandelingstechnieken voor energieproductie (bv. Verbranding, meestook met steenkool of vergassing).
De Leeds-onderzoekers keken daarom naar het roosteren onder waterstof van twee energiecentrales (kanariegras en snelgroeiende wilgenhakken) en een landbouwrest (tarwestro). Er werden verschillende brandomstandigheden toegepast om het proces voor de drie brandstoffen te optimaliseren. De voortgang van het branden werd ook gevolgd door chemische analyse (elementen koolstof, waterstof, stikstof, zuurstof en as): de onderzoekers konden zien dat de eigenschappen van biobrandstoffen begonnen te lijken op die van laagwaardige kolen. Bovendien geven de resultaten van de analyses aan dat de vluchtige verbinding van de biomassa zowel verminderd als veranderd is: de wetenschappers verkrijgen daardoor een meer thermisch stabiel product, gekenmerkt door grotere reactiewarmtes tijdens verbranding. Het brandgedrag van rauwe en geroosterde planten werd bestudeerd door differentiële thermische analyse en, in het geval van wilgen, door individuele deeltjes te suspenderen in een methaan-luchtvlam en het verbrandingsproces te volgen via video.
De verkregen resultaten toonden aan dat de behandelde installaties minder tijd en energie nodig hadden om de ontstekingstemperatuur te bereiken, maar ook dat ze tijdens de verbranding een hogere energieopbrengst hadden. Met name de wilg heeft de meest interessante eigenschappen laten zien: het is de plant die tijdens het roosteren het maximum aan massa behield en de beste energieopbrengsten had. De energieopbrengst bedroeg 86%, tegen 77% voor tarwestro en 78% voor kanariegras. Ten slotte ontsteekt geroosterde wilg bij blootstelling aan een methaan-luchtvlam sneller, waarschijnlijk volgens de onderzoekers omdat hij door zijn lage vochtgehalte sneller opwarmt. Geroosterde deeltjes starten ook de verbranding van koolstofhoudende resten sneller dan rauwe wilgendeeltjes, hoewel deze verbranding langzamer is voor geroosterde deeltjes.
Volgens de onderzoekers van Leeds wordt in het VK momenteel noch in de landbouw noch in de energiesector gebrand, hoewel de methode veel voordelen heeft, en niet alleen wat betreft opslag. Dit is dan ook een gebied dat ze graag verder willen verkennen.
Hun werk werd tot dusver ondersteund door het Supergen Bioenergy consortium.
bron BE UK