Transformacja biomasy niskiej jakości
Bioenergia stanowi ponad 61 % energii odnawialnej zużywanej w Europie. Przemysł biomasy chce zaspokoić ten wysoki popyt poprawiając sposób wykorzystania materiałów i odpadów. Obecnie, w odniesieniu do pozyskiwania energii, odpady pozostają praktycznie niewykorzystane ze względu na wysoką zawartość popiołu, której poziom precyzyjnie określa norma ISO 17225. Realizowany w ramach programu „Horyzont 2020” i finansowany przez UE projekt BiAR postanowił stawić czoła temu wyzwaniu opracowując chemiczny proces usuwania popiołu z bogatych w popiół lignino-celulozowych surowców, jakimi są kora i łuska ryżowa. „Proces BiAR jest swego rodzaju obróbką wstępną, która może być wykorzystana do różnych celów, a polega na rozdzieleniu organicznych i nieorganicznych składników biomasy”, mówi koordynator projektu Gian Claudio Faussone. Wykorzystanie nowych materiałów Biomasa składa się z celulozy, hemicelulozy i ligniny. Proces obejmuje trzy różne etapy. W pierwszym przy pomocy rozpuszczalnika i katalizatora, w umiarkowanej temperaturze (200°C) i przy umiarkowanym ciśnieniu, dochodzi do procesu zwanego solwolizą, w wyniku którego biomasa rozkładana jest na mniejsze cząsteczki i związki organiczne. Drugi krok polega na mechanicznej filtracji w warunkach wysokiego ciśnienia, w czasie którego z rozpuszczonej biomasy usuwane są większe związki nieorganiczne. W ostatnim etapie filtrat jest destylowany w celu odzyskania rozpuszczalnika, który jest następnie wykorzystywany ponownie w procesie. Otrzymany destylat zawiera czystą, w zupełności pozbawioną popiołu materię organiczną, która pod względem chemicznym jest identyczna do wyjściowej biomasy, poza tym, że nie zawiera już popiołu. Dotychczas do produkcji pelletu wykorzystywane były tylko surowce o dobrej jakości. Jednak Faussone twierdzi, że „dzięki projektowi BiAR powstanie możliwość bezpiecznego wykorzystywania biomasy odpadowej, która nie jest obecnie eksploatowana, takiej jak na przykład łuska ryżowa, zawierająca do 16 % popiołu, czy nawet przefermentowane osady ściekowe, zawierające aż do 40 % popiołu”. Osady ściekowe są zanieczyszczone metalami ciężkimi, dlatego można je spalać jedynie w dedykowanych piecach do spopielania wyposażonych w skomplikowane urządzenia zabezpieczające środowisko. „Dzięki projektowi BiAR metale ciężkie wydobywane są z osadów ściekowych, które mogą zostać następnie spopielone w dowolnym piecu tradycyjnym”, wyjaśnia Faussone. Mnogość zastosowań Dzięki nowym źródłom biomasy specyficzny koszt pozyskanej z nich energii obniża się. Co więcej, wykorzystanie dostępnych już, lecz obecnie niewykorzystywanych, materiałów wsadowych pozwoli obniżyć emisję CO2. Jak twierdzi Faussone: „celujemy w segment rynku business-to-business, w którym działają np. elektrownie wytwarzające energię elektryczną z biomasy, sieci ciepłownicze, oczyszczalnie ścieków i hurtownie pelletu, czyli przedsiębiorstwa, które mogą skorzystać z rozwiązania BiAR”. Najbardziej interesującym aspektem projektu BiAR jest potencjał dla wykorzystania frakcji organicznej. Zwyczajowo biomasa odpadowa charakteryzuje się zbyt wysoką zawartością popiołu, by mogła być wykorzystana w inny sposób. Co więcej, zawartość nieorganicznej frakcji popiołowej jest zbyt wysoka, co czyni taką biomasę niezdatną do użytku. „Wykorzystując proces BiAR możemy uzyskać frakcję organiczną, która będzie całkowicie pozbawiona popiołu oraz frakcję nieorganiczną, całkowicie pozbawioną masy organicznej, co pozwoli na obejście istniejących ograniczeń”, komentuje Faussone. Proces BiAR można wykorzystać na wiele sposobów: od wielkoskalowej produkcji pelletu, po uzdatnianie odpadów ściekowych, a także od specyficznego odzyskiwania popiołu po doświadczenia laboratoryjne w badaniach nad właściwościami oczyszczonej biomasy. Jak dodaje na koniec Faussone: „Popiół pozbawiony całkowicie frakcji organicznej można wykorzystać na wiele interesujących sposobów, na przykład w procesie produkcji baterii elektrycznych, nad którym to potencjałem pochylimy się w przyszłości”.
Słowa kluczowe
BiAR, biomasa, popiół, organiczne, materiał wsadowy, odpad ściekowy, nieorganiczne, łuska ryżowa, pellet, odpady, solwoliza
