CHEC BGG - The Biomass Gasification Group

Forgasning og fremstilling af halmkoks CHEC BGG - The Biomass Gasification Group Seniorforsker Jesper Ahrenfeldt (DTU) Seniorforsker Dorette Sophie Müller-Stöver (KU) Professor Henrik Hauggaard-Nielsen (RUC) PhD-studerende Tobias Pape Thomsen (DTU) PhD-studerende Veronika Hansen (KU) DTU Chemical Engineering, Technical University of Denmark Plantekongres 2015 14/01/2015 1

Plantekongres Dagsorden Om LT-CFB forgasning LT-CFB processen Brændsler Sammenligninger Bio-aske (koks) Dyrkningsforsøg med Halmaske Konklusioner og Perspektiver DTU Chemical Engineering, Technical University of Denmark Plantekongres 2015 14/01/2015 2

BGG DTU Kemiteknik Lyngby Risø DTU Chemical Engineering, Technical University of Denmark Plantekongres 2015 14/01/2015 3

LT-CFB Forgasning Pyroneer DTU Chemical Engineering, Technical University of Denmark Plantekongres 2015 14/01/2015 4

Om LT-CFB forgasning LT-CFB: Low Temperature Circulating Fluidised Bed Hot gas efficiency 95% DTU Chemical Engineering, Technical University of Denmark Plantekongres 2015 14/01/2015 5

Om LT-CFB forgasning Afprøvede brændsler: Halmpiller og snittet halm (Referencebrændsel) Sheanød piller og mel Fra Aarhus oliemølle Tørret spildevandsslam Randers centralrenseanlæg Halm- & slampiller (10%) Slam fra Bjergmarken Renseanlæg Gyllefibre (fra svin eller fjerkræ) Fra både før og efter anaerob udrådning DTU Chemical Engineering, Technical University of Denmark Plantekongres 2015 14/01/2015 6

Om LT-CFB forgasning Biogas >< Forgasningsgas? Anaerob udrådning: Energikonvertering omkring 50% Lavtemperatursforgasning: Energikonvertering omkring 95% Forbrænding: Energikonvertering omkring 99% DTU Chemical Engineering, Technical University of Denmark Plantekongres 2015 14/01/2015 7

Bio-aske LT-CFB forgasning LT-CFB bio-aske består af de uorganiske dele af brændslet, lidt bed materiale (sand) og en betydelig mængde ikke omsat kulstof (koks, 20-70% af asken) Bio-asken har mange karakteristika tilfælles med biochar og undersøges for dets egenskaber som P&K gødning samt jordforbedringsmiddel Pga. Bio-askens (koksens) porøsitet og høje overfladeareal kan den forbedre jordstrukturen og holde på vand og næringsstoffer DTU Chemical Engineering, Technical University of Denmark Plantekongres 2015 14/01/2015 8

Bio-aske LT-CFB forgasning Høj ph i bio-aske muligøre substitution af kalk DTU Chemical Engineering, Technical University of Denmark Plantekongres 2015 14/01/2015 9

Bio-aske Halmkoks i jorden Esben Bruun DTU Kemiteknik DTU Chemical Engineering, Technical University of Denmark Plantekongres 2015 14/01/2015 10

Bio-aske Halmkoks i jorden Esben Bruun DTU Kemiteknik. Tilpasset med tal fra Hansen et al (2014) Gasification Biochar as a valuable by-product for carbon sequestration and soil amendment DTU Chemical Engineering, Technical University of Denmark Plantekongres 2015 14/01/2015 11

Bio-aske Dyrkningsforsøg med bio-aske fra halm Potteeskperimenter og lysimeterforsøg på DTU Risø Markforsøg på DTU Risø og Bregentved gods DTU Chemical Engineering, Technical University of Denmark Plantekongres 2015 14/01/2015 12

shoot uptake (mg/pot) shoot dry matter (g/pot) 35 30 25 20 Plantevækst Mineral fertilizer Straw ash Bio-aske Gødningseffekt af fosfor fra bio-aske (halm) 15 10 5 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 50 40 30 20 Fosforoptag Vækst for byg gødet med 80 mg P kg -1 jord: Bio-aske fra halm (højre) og KH 2 PO 4 (venstre) 10 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 applied P mg kg -1 soil DTU Chemical Engineering, Technical University of Denmark Plantekongres 2015 14/01/2015 13

Bio-aske Gødningseffekt af fosfor fra bio-aske (halm) 20 mg P/kg 40 mg P/kg 80 mg P/kg 120 mg P/kg 160 mg P/kg Planterespons for byg gødet øget mængde af bio-aske fra halm DTU Chemical Engineering, Technical University of Denmark Plantekongres 2015 14/01/2015 14

DTU Chemical Engineering, Technical University of Denmark Plantekongres 2015 14/01/2015 15 Bio-aske Dyrkningsforsøg i lysimeter DTU Risø

DTU Chemical Engineering, Technical University of Denmark Plantekongres 2015 14/01/2015 16 Bio-aske Markforsøg DTU Risø

DTU Chemical Engineering, Technical University of Denmark Plantekongres 2015 14/01/2015 19 Bio-aske Markforsøg på Bregentved

LT-CFB Forgasning Konklusion og perspectiver Mulighed for afsætning af landbrugets, fødevareindustriers og byernes restprodukter til effektiv energiproduktion Produktion af alternative (vedvarende) gødningsprodukter (især P og K) uden tilførsel af nye tungmetaller fra minebrudt P-K-handelsgødning lugtfrit og uden miljøfremmede organiske stoffer Produktion af jordforbedringsmiddel til (varig!?) forbedring af jordens kulstofindhold - klimaneutral/co 2 negativ planteavl!? Direkte afsætning af afvandede gyllefibre til termisk forgasning kan være en løsning for landbrug uden let adgang til biogasanlæg, men seriel biologisk og termisk forgasning giver mulighed for bedre nyttiggørelse af organisk bundet kvælstof DTU Chemical Engineering, Technical University of Denmark Plantekongres 2015 14/01/2015 25

Biomass Gasification Group DTU Chemical Engineering, Technical University of Denmark Plantekongres 2015 14/01/2015 26