Chemrec i samarbete med flera stora svenska och internationella företag började under hösten bygga en pilotanläggning för biobränslet biodimetyleter, bioDME, i Piteå. Syftet är att testa och förfina tekniker för att framställa biobränsle med låg klimatpåverkan från biomassa. Samarbetet har också möjliggjort att biobränslet testas under kommersiella förutsättningar.
Chemrec har under en längre tid arbetat med utveckling av biobränsleproduktion via svartlutförgasning. Sedan 2005 har en trycksatt förgasare för produktion av syntesgas körts vid företagets utvecklingsanläggning. Det är den som nu kompletterats med DME-piloten, vilket innebär att ytterligare ett stort steg tas. Volvo är ett av de inblandade företagen, och har byggt en testflotta på 10 fordon som ska använda det nya bränslet. Försök med fordon som körs på DME görs även i Kina, där ämnet länge använts som alternativ till propangas i hushållen. I Kina tillverkas DME i stor skala med kol som råvara. Chemrecs anlägggning i Piteå blir den första för bioDME.
BioDME från skogsspill
Anläggningen är designad av Haldor Topsøe, som är experter på syntesteknik och katalysatorer. Tyska Caloric har levererat gasreningssystemet. Biodimetyleter eller bioDME kallas bränslet DME när det utvinns ur biomassa. Chemrecs idé bygger på samarbete med massabruk. I massabruken kokas träflis i en alkalisk lösning för att ge cellulosa till pappersmassa. Den energirika restprodukten som bildas kallas svartlut och består av utlöst vedsubstans plus de använda kokkemikalierna. Svartluten fungerar som råvara i DME-tillverkningen, och som ersättning för svartluten som bränsle för brukens ångproduktion används rester från skogsavverkning.
– I Sverige är vi ganska bra på att använda avverkningsrester till exempel för att få fjärrvärme. Internationellt sett, till exempel i USA, tar man mer sällan till vara på grenar och toppar, berättar Patrik Löwnertz, som är marknadschef på Chemrec.
Gasrening systemets hjärta
Hjärtat i DME-processen är Chemrecs förgasare, som har en termisk effekt på 3 MW och förgasar 20 ton svartlut per dygn. Förgasaren körs trycksatt vid 30 bar, och är syrgasblåst, vilket ger en gas med lågt kväveinnehåll.
– Fördelar med den här råvaran i kombination med typen av förgasare ger en hög gaskvalitet, förklarar Patrik. Vi får en produkt med låg metanhalt och nästan inget tjärinnehåll som därför är lätt att rena vidare upp till syntetgaskvalitet.
I förgasningen atomiseras svartluten alltså med syre och bildar små droppar som vid hög temperatur snabbt förgasas. Ur svartluten bildas råsyntesgas. Restprodukt blir en smälta som innehåller de återvunna kokkemikalierna. Den löses upp i vatten och bildar så kallad grönlut som återanvänds i massabruket.
– En stor utmaning har varit att hitta material som klara av den här smältan, som är starkt alkalisk och omkring 1000 grader varm, säger Patrik.
Syntes i flera steg
Den utvunna gasen kyls ner med vatten och förs sedan vidare in en ånggenerator för vidare kylning under fortsatt högt tryck. Ur värmen återvinns lågtrycksånga som används som energibärare i brukets processer. När förgasningsprocessen är klar återstår kyld råsyntesgas som innehåller vätgas, kolmonoxid, koldioxid och svavelföreningar. Nu justeras kvoten av vätgas och kolmonoxid så att den passar för den syntes som skall genomföras. Det görs genom att vattenånga injiceras i gasen över en katalysator. Mängden kolmonoxid minskar, medan vätgashalten ökar.
I steg två skiljs koldioxid och svavelföreningar av så att endast vätgas och koldioxid blir kvar. Man har då en ren syntesgas. Denna ombildas till metanol i en katalysatorfylld reaktor, och metanolen går därefter in ett sista syntessteg som omvandlar den till dimetyleter.
– Finessen här är att förgasning och syntesprocess är energimässigt integrerat med massabruket, poängterar Patrik. Den totala energieffektiviteten höjs jämfört med de system med sodapannor som används i bruken idag och som har en låg termisk verkningsgrad.
Fullskaligt projekt på gång
Patrik menar att intresset varit stort för bioDME under hela vägen mot pilotanläggningen.
– Vi har haft flera bra samarbeten med bland annat Södra, SCA och Smurfit Kappa, framhåller han.
Chemrec arbetar nu tillsammans med Domsjö Fabriker för en anläggning i full skala i anslutning till Domsjös bioraffinaderi i Örnsköldsvik. En omfattande förstudie har gjorts och man har fått beslut om ett investeringsbidrag på 500 miljoner från Energimyndigheten.
Bidragets storlek gör att bidraget nu prövas inom EU, ett standardförfarande när det handlar om större summor. De 500 miljonerna beräknas täcka ungefär en sjättedel av den totala kostnaden för en fullskalig anläggning.
Det är med andra ord stora investeringar det handlar om. Skulle alla svenska massabruk konverteras till bioraffinaderier och tillverka DME skulle cirka 23 procent av allt motorbränsle kunna ersättas, vilket skulle ge en minskning med 10 procent av Sveriges totala utsläpp av fossil koldioxid.
DME är i vätskefas under hela distributionskedjan, fram till att den förbrukas i bilmotorerna. Det räcker med ett tryck på 5 bar för att den inte ska förångas. DME hanteras likt gasol, och kan transporteras i samma typ av bilar. Tekniken för att tanka är också densamma.
– Andra fördelar är att DME inte har några kol-kol-bindningar. Det gör att det inte bildas några sotpartiklar i motorerna. DME möter Euro V-kraven utan partikelfilter och behöver inte heller någon kväveoxidkatalysator. Dieselmotorerna blir också något tystare än på vanlig diesel och ger ett högt vridmoment även vid låga varv, avslutar Patrik.
Fler spännande reportage finns att läsa i senaste numret av Nordisk Papper & Massa!
