HYDROTHERMAL LIQUEFACTION

Transkript

1 HYDROTHERMAL LIQUEFACTION H T L C I R K U LARI T ET M E D H Ø J V I R K N INGSGRAD Lasse Rosendahl Institut for Energiteknik

2 Program Kontekst for bioteknologier HTL Implementering og bæredygtighed Afrunding

3 Dagsordner indenfor bæredygtighed, klima og energi 3 Cirkulær økonomi og ressourceeffektivitet Skalerbarhed og rentabilitet Power-to-X, electro-fuels, BECCU, smart energy systems Reduktion af atmosfærisk CO2 - BECCS Nye brændstoftyper eller drop-in brændstoffer? Icon sources: - Clean Energy for Sustainable Development - Comparisons and Contrasts of New Approaches, chapter 4: Bioenergy With Carbon Capture and Storage (BECCS): Future Prospects of Carbon-Negative Technologies, //doi.org/ /b ; - IIASA; The EPA blog; UN Sustainability Goals; Rubicon Global

4 HTL HydroThermal Liquefaction 4 Organisk affald Slam Halm Plastik Organi sk materi ale + vand Solider Kulstof < 1 % Fosfor > 90 % Trærester Agroindustriaffald Gylle Tid: 15 min Tryk: 300 bar Tempera tur420 C Bio-råolie Energi > 80% Kulstof ~70 % Varme output 15 % af input energi Produktgas 80 % CO2 20 % H2 Kulstof ~30 % Plastik (polymerer) Bio-råolie Energi > 80% Kulstof ~70 % Produktgas 80 % CO2 20 % H2 Kulstof ~30 % Solider Kulstof < 1 % Fosfor > 90 % Varme ~15 % af input energi Monomere r & BTX HTL

5 Rafinering HTL grøn feedstock til raffinaderier 5 H 2 Gasoline HT L Biocrude Jet fuel Diesel Marine fuel Chemicals Gasser Platform kemikalier Smøreolier Asfalt

6 HTL Raffinering HTL energieffektivitet og electrofuel 1 6 Electrofuel: brændstof der produceres ved brug af el HTL - effektiv electrofuel biobooster 10 % 84 % Træ (lignocellulose) Bio-råolie 5 % 1 % Termisk energi ~60% > o C Baseret på Jensen et al, Hydrofaction of Forestry Residues to Drop-in Renewable Transportation Fuels. In Direct Thermochemical Liquefaction for Energy Applications edited by L. Rosendahl, ISBN: , pp , 2018.

7 3700 kg HTL - CO2 balance i processen 7 CO 2? 1000 kg kulstof HTL Produktgas: 300 kg kulstof 900 kg CO 2 Bio-råolie: 700 kg kulstof 2800 kg CO 2

8 HTL den samlede CO 2 balance Fossil råolie index 100 Dyrkning, indsamling mv (2 %) H2 (~8 %) El (~10% ) Brug af brændstof: -80 % 80 % reduktion El (-18%) Brug af brændstof: -80 % ~100 % reduktion BECCS (~ %) El (-18%) Brug af brændstof: -80 % ~125 % reduktion Baseret på 2000 bpd HTL anlæg til lignocellulose

9 Electrofuels 2 BECCU eller electro-htl 9 Hansen et al (2019). Accepted for publication, BIOFPR

10 Electrofuels 2 BECCU eller electro-htl 10 Normal HTL: 5-7,5 DKK per L benzin-ækv Electro-HTL: 6,25 DKK per L benzin-ækv De Jong (2015), BIOFPR Brændstof produktion boostet betragtelig ved efuel implementering Mere bang for the buck på installeret elektrolysekapacitet via bio-energitilskud. Højt synerginiveau brændstof, fjernvarme, regulerkapacitet

11 Potentiale ved udnyttelse af urban waste i HTL hub and spoke arrangement 11 Hub raffinaderi HTL anlæg tons P Microplastik, hormonforstyrrende stoffer, tungmetaller, patogener, medicinrester, microorganismer tons/år 3000 bpd (175 mio L/år) Rensningsanlæg Affald Trykimprægneret træ Ved samprocessering med andre biomasser: - 10 mio tons planen bpd - 10 % øget indsamling af halm bpd tons trykimprægneret træ 650 bpd - Gylle og strøelse, industriaffald, græsser, have/park-vedligehold, energiafgrøder, plastik Danmarks forbrug til vejtransport i 2016: 160 PJ = bpd (ca 1/3 til tung trafik) Anlægsskala ~ 50 bpd / 6000 t input/år

12 Silva Green Fuel første større demonstrationsanlæg i Europa 12 Internationale udviklinger Tofte Paper and Pulp site, Norway EUR 50 milo, ~ 50 bpd Hydrofaction technology Operational: Q / Q Næste skridt kommerciel skala: bpd Australia Cat-HTR process Pulp/paper, plastics 10,000 ton/y Australia Green2black process Tires, algae 168 L/h U.S.A. HTP process Sewage sludge (Vancouver)

13 13 Pilot scale HTL facility at AAU CBS1 Continuous Hydrothermal Liquefaction (HTL) facility (CBS-1) kg/h feed, processing conditions up to 500 o C, 350 bar Oil production capacity: 1-5 kg/h (0.3 bpd) Designed in collaboration with and constructed by Steeper Energy Commissioned 2013, recommissioned 2018 with improved up- and downstream handling Pontoppidanstræde 105 Garages Product separation ~15m ~15m

14 Take-home messages 14 HTL er en særdeles effektiv teknologi til upcycling og recycling af hhv organisk og uorganisk materiale - cirkulær økonomi HTL løser en lang række problemstillinger som fx biologiske metoder ikke gør plastik, hormonforstyrrende stoffer, multiresistente microorganismer, lave tab af organisk materiale (fx methan) HTL kan effektivt bidrage til reduktion af atmosfærisk CO2 BECCS eller høj kulstofudnyttelse - electro-htl / BECCU HTL kan effektivt spille sammen med fjernvarmenettet (udnyttelse af lav-temperatur spildvarme) Brændstoffer produceret med HTL er drop-in, dvs fuldt kompatible med eksisterende infrastruktur Konkurrencedygtig teknologi uden tilskud HTL kan implementeres i relevant skala for Danmark på urban waste såvel som landbrugsbaseret biomasse Danmark er blandt de 2-3 førende lande i verden indenfor HTL forskning og implementering

15 Advanced Biofuels Research programme UELS.ET.AAU.DK