Novem

Schadelijke emissies bij verbranding, vergassing en vergisting

Teer uit biogas met een chemische reactie omzetten in biodiesel HoST heeft bureau-onderzoek gedaan naar het verwijderen van teer uit het ruwe gas dat vrijkomt bij het vergassen van hout in een gepakte reactor. Het idee is om tegelijk met het wassen ook een chemische reactie te laten plaatsvinden zodat biodiesel of bioglycerol ontstaat. Katalysatoren voor de reactie kunnen zuur of basisch zijn (natronloog).
HoST heeft een ontwerp gemaakt voor een gaswasser. Economisch lijkt het proces interessant, omdat het gereinigde gas een marktwaarde heeft en misschien in een gasmotor verstookt zou kunnen worden. Uit het bureau-onderzoek wordt geconcludeerd dat in de praktijk moet worden getest of het idee van HoST levensvatbaar is. Onbekend is namelijk hoe de aromatische koolwaterstoffen uit de teer zullen (door)reageren in het oliemengsel.

Teer uit biogas thermo-katalytisch omzetten in biodiesel Op grond van de aanbeveling van HoST is een praktijkonderzoek gestart. In een vergassingsinstallatie op de Boeldershoek te Hengelo heeft HoST geprobeerd om teren te verwijderen uit het ruwe gas dat met deze gepakte reactor wordt geproduceerd. In een waskolom wordt het ruwe gas in tegenstroom met biodiesel gewassen. Biodiesel blijkt in principe geschikt te zijn om teren af te vangen. Omdat de teren zich concentreren in de diesel wordt het mengsel zeer visceus. HoST geeft geen verhouding aan, maar tijdens de proef moest per uur 10 liter kostbare diesel worden vervangen.
In een tweede proef is de teerwassing uitgevoerd met zonnebloemolie. Door toevoeging van natronloog als katalysator is daarbij geprobeerd om de aromatische verbindingen in het ruwe gas om te zetten in biodiesel. Het katalytisch omzetten leverde echter problemen op vanwege ongewenste nevenreacties (polymerisatie). De viscositeit van het reactiemengsel nam zodanig toe dat het proces stopgezet moest worden.
Als effect van beide proeven is wél vastgesteld dat de waterwasser voor het ruwe gas wordt ontlast met 1 liter teer per uur. Daar tegenover staat echter een verbruik van 10 liter schone diesel of zonnebloemolie, plus een kritische bedrijfsvoering van de `olie-wasser'.
HoST beveelt aan om de vergassingsinstallatie opnieuw te ontwerpen om een lagere teerconcentratie in het geproduceerde ruwe gas te verwezenlijken.

Teer uit biogas thermisch kraken
Een katalytisch systeem (zoals hierboven beschreven) heeft als nadeel dat dure katalysator moet worden vervangen en gedeeltelijk wordt verbruikt. Een thermische teerkraker kent dit nadeel niet, maar daar staat een ander nadeel tegenover: de benodigde bedrijfstemperatuur is hoger dan 1200 °C.
BTG en ECN hebben in hun project een thermische reverse-flow teerkraker ontwikkeld op basis van het beproefde ontwerp van de katalytische teerkraker. Vanwege de hoge temperaturen (1500 °C) zijn diverse onderdelen van de kraker van keramiek gemaakt. De overgangen tussen metaal en keramiek, en de grote verschillen in thermische uitzetting hebben zeer veel aandacht gevergd.
De nieuwe teerkraker is beproefd in combinatie met een wervelbedvergasser. De wervelbedvergasser heeft een teerhoudend gas geproduceerd dat is gevoed aan de teerkraker. Geslaagde testen zijn uitgevoerd bij een temperatuur van 1220 en 1400 °C. De gemiddelde teerconversie bij 1220 °C bedroeg 92.8% terwijl bij 1400 °C een teerconversie van meer dan 99% werd behaald. Het begrip `conversiegraad' heeft weinig betekenis, omdat de geschiktheid van een gas voor bepaalde toepassingen wordt bepaald door de absolute concentratie en de aard van de nog aanwezige teren. In het schone gas zijn teerconcentraties van 40 - 90 mg/Nm3 gemeten. Dit ligt onder de norm van 100 mg/Nm3, die geldt voor gasmotoren.
Bij 1400 °C wordt ook meer dan 90% van de methaan omgezet in waterstof en koolmonoxide (de `reformer' reactie).
Wanneer de reactietemperatuur tussen 800 en 1200 °C ligt, treedt cokes-vorming op. In de reverse-flow thermische teerkraker wordt dit temperatuurgebied doorlopen in de gepakte bedden, waardoor ook cokes zich daar ophoopt. Door injectie van stoom wordt weliswaar meer teer (en stoom) omgezet in waterstof en koolmonoxide, maar voor een werkelijk effectieve onderdrukking van de cokes-vorming is nader onderzoek nodig.