Преобразование древесных отходов в сырье для биотоплива

В 1920-х годах немецкие ученые открыли способ синтеза нефти из углеводородов с длинной цепью. К ним относятся биомасса, уголь или другие материалы на основе углерода, которые затем превращались в топливо, работающее в существующих двигателях внутреннего сгорания и дизельных двигателях. Названный методом Фишера-Тропша в честь его первооткрывателей Франца Фишера и Ганса Тропша, Германия использовала этот процесс для производства синтетического топлива во время Второй мировой войны, поскольку в стране не было внутренних нефтяных ресурсов. Южноафриканская компания SASOL до сих пор использует этот метод для преобразования некоторых огромных запасов угля в стране в жидкое топливо. Этот же процесс можно использовать и для производства древесного биотоплива.

Биотопливо из отходов

Биотопливо можно производить из любых отходов, полученных из растений, водорослей или даже животных. Это называется биомассой, и, поскольку эти материалы легко восполнить, биотопливо, производимое из них, является формой возобновляемой энергии. По сути, это имитирует процесс, при котором сырая нефть формировалась под землей в течение миллионов лет, выделяя при сжигании такое же количество углерода, какое первоначально поглощали материалы. Однако, в отличие от ископаемого топлива, такого как природный газ, уголь или нефть, биомассу легко производить, и, что еще лучше, она более устойчива.

В то время как экологические проблемы связаны с количеством биотоплива на пахотных землях, используемого для обеспечения достаточного количества сырья для производства, защитники рекламируют его как рентабельную и в целом безопасную альтернативу существующим ископаемым видам топлива. Поскольку нефть и другие виды топлива на основе углерода были научно связаны с изменением климата, биотопливо предлагает большие перспективы в качестве замены с нулевым выбросом углерода.Использование ненужной древесины с лесопилок и других предприятий, которые производят большое количество отходов, также создает новые рынки для материалов, которые ранее считались непригодными для использования.

Норвежская коммунальная компания Statkraft использует древесную стружку и другие органические отходы для производства биодизеля. Благодаря использованию древесины и других органических отходов компания также избегает критики в отношении использования ценных сельскохозяйственных угодий для создания биомассы. Statkraft намерена расширить ассортимент производимого экологически чистого топлива, включив в него авиационное топливо и биотопливо для других целей.

«Это может быть революцией», — заявил генеральный директор Statkraft Кристиан Риннинг-Теннесен на конференции по коммунальным предприятиям. «Это может иметь такое же широкое влияние, как ветряные турбины или солнечные фотоэлектрические элементы. Человечеству нужно жидкое топливо, но не ископаемое жидкое топливо».

Как работает производство древесного биотоплива

Компании в Соединенных Штатах также изучают способы производства топлива из древесной биомассы. Используя процесс Фишера-Тропша, колорадская компания Red Rock планирует построить предприятие стоимостью 320 миллионов долларов, которое будет собирать биомассу из древесины и преобразовывать эти жидкие углеводороды в дизельное топливо, нафту и реактивное топливо. На объекте, который планируется открыть весной 2021 года, планируется использовать древесную биомассу, полученную из побочных продуктов, собранных в ходе проектов по прореживанию леса, призванных снизить вероятность лесных пожаров в этом районе.

Процесс Фишера-Тропша для преобразования древесной биомассы в жидкое топливо требует трех этапов:

1. Преобразуйте древесную биомассу в так называемый синтез-газ (синтез-газ), представляющий собой смесь окиси углерода и водорода.
2. Этот исходный материал используется для производства смеси, называемой синтетической сырой нефтью (синкруд), полученной в результате каталитической полимеризации и гидрирования монооксида углерода. Syncrude содержит углеводороды, оксигенаты и воду.
3. Затем Syncrude перерабатывается так же, как и обычная сырая нефть, для создания различных нефтехимических продуктов и топлива, используемых в транспортной отрасли.

Процесс, в котором Red Rock будет производить биотопливо, включает в себя измельчение материала до кусочков размером в половину зубочистки. Затем эти древесные щепки нагревают в бескислородной среде под высоким давлением до 1800°F (982,2°C). Это превращает материал в газ, который затем сжижается и перерабатывается в биотопливо.

Фактически, военные США рассматривали эту модель как способ сократить выбросы углерода. Использование отходов биомассы из древесины также обеспечивает экономически эффективную альтернативу топливу на основе нефти, предлагая цену в среднем менее 3,50 долларов за галлон. Этот метод можно использовать даже для производства возобновляемого дизельного топлива и экологичного авиационного топлива (SAF).

Оборудование, используемое в производстве древесного биотоплива

Ключевым элементом в производстве древесного биотоплива является измельчение материала до мелких частиц одинаковой формы и размера. Поскольку уменьшение размера очень важно в процессе, горизонтальные молотковые мельницы обычно используются при переработке биотоплива из древесных отходов. Молотковые мельницы особенно эффективны для уменьшения количества частиц и помогают решать проблемы, связанные с содержанием воды в биомассе.

Помимо молотковых мельниц, при переработке биомассы используется другое оборудование:

• Грануляторы используются в основном для крупномасштабных коммерческих операций, поскольку их характеристики включают более высокую производительность, более низкое потребление и более длительный срок службы. Они работают путем прессования месива из биомассы в однородные гранулы.
• Противоточные охладители предлагают лучшее соотношение цены и качества. Используя роторные распределители, они постепенно и равномерно охлаждают пеллеты из древесной биомассы снизу вверх в бункерных помещениях.
• Вибрационные просеиватели представляют собой компактные машины, которые эффективно очищают гранулы, изготовленные из биомассы, удаляя из них песок и мелкие частицы.
• Ротационные просеиватели улавливать материал биомассы, который падает на центр экрана, прежде чем пропустить его через центрифугу для удаления твердых частиц. Просеиватель отделяет более крупный материал от более мелкого в биомассе.

Другие типы машин также могут быть модифицированы и настроены в соответствии с целями производителя.

Деревообрабатывающее оборудование Prater

Prater Industries производит различное оборудование, которое можно использовать для производства древесного биотоплива. Его редукторное оборудование включает молотковые дробилки, роторные грохоты, вибрационные просеиватели и другое оборудование, которое можно легко настроить для производства биотоплива из древесных отходов. Кроме того, компания Prater имеет значительный опыт в разработке индивидуальных систем уменьшения содержания твердых частиц, которые можно использовать для производства биотоплива из древесных отходов.