Oppvarmet skogsavfall gir mer energi

På tilsvarende måte som ved risting av kaffebønner kan vi varmebehandle rå eller ubehandlet biomasse. Resultatet blir et brensel med en rekke gunstige egenskaper. Prosessen kalles torrefisering.

I en fremtid hvor fossile brensler fases ut og biomasse blir den eneste tilgjengelige karbonkilden for energiformål blir det særdeles viktig å utnytte biomassen på en best mulig måte. Torrefisering har potensiale til å bli et viktig bidrag til et fremtidig 100 prosent fornybart og bærekraftig energisystem i Norge.

GROT er en samlebetegnelse for grener og topper og som er hogstavfall som ofte blir etterlatt i skogen. GROT er en meget aktuell kandidat for torrefisering.

Biomassen varmes opp til mellom 200 og 300 °C i 30 til 60 minutter uten oksygen tilstede. Dette resulterer i et tørt produkt hvor fiberstrukturen i biomassen er brutt ned.

Vi har nettopp avsluttet STOP-prosjektet som ble startet i 2010. Prosjektet var ledet av SINTEF Energi i samarbeid med NTNU og med bidrag fra både internasjonale og nasjonale samarbeidspartnere.

Stabile forhold gir bedre forbrenningsprosess

Målet i prosjektet har vært å oppnå stabile driftsforhold for bioenergianlegg som produserer varme eller varme og kraft. Stabile driftsforhold er et viktig mål siden alt blir enklere og bedre når man har en kontinuerlig forbrenningsprosess uten forstyrrelser underveis.

Forstyrrelsene skyldes typisk dårlig brenselskvalitet eller kvalitetsforskjeller på brenselet som mates inn, og resulterer i økte utslipp, redusert virkningsgrad, driftsforstyrrelser, økt vedlikehold og dårligere anleggsøkonomi.

Derfor ønsker man et bedre brensel – og dette gir torrefisering.

Torrefisering sparer millioner av år

Fra torrefisering får vi en mørkere og sprøere biomasse som lett og energieffektivt kan males opp til meget små og kuleformede partikler. Torrefisering kan sies å være det første trinnet på karboniseringsstigen, hvor produksjon av høykvalitets trekull (biokarbon) er det siste kvalitetsforbedringstrinnet.

Fossilt kull har vært gjennom en lignende prosess over millioner av år, men inneholder vesentlig mer aske, nitrogen og svovel enn for eksempel skogsbasert biomasse.

Torrefisert biomasse absorberer mye mindre vann enn rå biomasse, råtner ikke, og kan i prinsippet lagres utendørs, som for fossilt kull.

Massen som mistes i torrefiseringsprosessen består av vann som fordamper og flyktige komponenter som hovedsakelig stammer fra hemicellulose fraksjonen i biomassen. Lignocellulose biomasse som for eksempel trevirke består hovedsakelig av tre forskjellige komponenter; hemicellulose, cellulose og lignin. Hemicellulosen bidrar til den karakteristiske fiberstrukturen i lignocellulose biomasse, og når hemicellulosen (som er den av de tre komponentene som dekomponeres ved lavest temperatur) gasser av, så forsvinner samtidig styrken i fibrene. Det er denne styrken som gjør oppmaling av biomasse svært energikrevende og de resulterende partiklene (sagflis) avlange og relativt store.

Massen som mistes har også en lavere energitetthet (inneholder mer oksygen) slik at energitettheten (eller brennverdien) per masseenhet i den torrefiserte biomassen øker, og denne øker med økende torrefiseringstemperatur.

Når torrefisert biomasse benyttes i et bioenergianlegg kan det være i form av pellets eller som pulver. Internasjonalt har mye av fokuset rundt torrefisering vært på produksjon av torrefisert biomasse for bruk i samforbrenningsanlegg, det vil si sambrenning med fossilt kull i storskala anlegg. STOP-prosjektet har hatt et annet fokus; stabile operasjonsbetingelser i biomasse forbrenningsanlegg.

Dette fordi bruk av torrefisert biomasse har betydelige forbrenningstekniske fortrinn fremfor rå biomasse som flis, og til og med trepellets, i tillegg til lagrings- og transportmessige fortrinn. Inhomogen og vanskelig håndterlig biomasse som for eksempel GROT eller halm kan konverteres til et homogent og høyere kvalitetsbrensel ved torrefisering.

Vil du lese mer om STOP? Vi har lagd en håndbok her.