Сегодня много говорят о «декарбонизации» экономики, было бы более подходящим для нас использовать вместо этого более экологичную форму углерода?? Углерод помог сформировать мир, в котором мы живем сегодня, благодаря топливу и химическим веществам. В современном мире он в основном поступает из неустойчивых ископаемых источников; угольные шахты, нефтяные скважины и газовые месторождения, оказывающие воздействие на окружающую среду как при добыче, так и при использовании. Поскольку большая часть ископаемого углерода в настоящее время импортируется в Европу, возникают различные проблемы, связанные с безопасностью поставок.
Чтобы создать более безопасное и устойчивое будущее, нам необходимо использовать природный углерод: «биоуглерод»; использование его для создания биоразлагаемых биопластиков, других биохимических продуктов и для производства возобновляемой энергии, которая доступна при необходимости. Однако важно, чтобы биоуглерод был устойчивым с функциональными возможностями, доступностью и стоимостью, сопоставимыми с ископаемым углеродом, который он вытесняет.
Хотя биоуглерод является богатым природным ресурсом, он не всегда доступен в надлежащих условиях или месте. Инфраструктура, связанная с ископаемым углеродом, развивалась в течение нескольких лет на основе централизованных нефтеперерабатывающих заводов. Биоперерабатывающие заводы будущего не могут игнорировать существующую инфраструктуру.
Для того, чтобы биоуглерод стал общепринятым, его необходимо стабилизировать, хранить, транспортировать и использовать по стоимости и функционально эквивалентно ископаемому углероду. Это должно быть достигнуто без дорогостоящей модернизации завода.
Насколько велик рынок?
Мировая химическая промышленность стоит около 3 триллионов долларов, из которых биохимическое производство составляет около 100 миллиардов долларов, что является относительно небольшой, но растущей долей. В настоящее время эти биохимические вещества в основном относятся к 1-му поколению, что означает, что они конкурируют с доступными продуктами питания, либо напрямую, используя кукурузный крахмал или сахар, либо косвенно через землепользование. Это неустойчиво в долгосрочной перспективе и привело к исследованиям и инвестициям в источники 2-го и 3-го поколения.
Рынок биоэнергетики более развит и расширяется. С 2008 года использование древесных пеллет в ЕС для производства энергии увеличилось с 2.5 миллионов тонн нефтяного эквивалента (Mtoe) и прогнозируется на уровне от 20 до 32 Mtoe или примерно от 50 до 80 миллионов метрических тонн к 2020 году (источник: Европейская ассоциация биомассы).
По мере роста спроса на биоэнергетику возникли проблемы, которые также повлияют на биохимические продукты 2-го поколения.
Существующие лесные ресурсы в Европе недостаточны для удовлетворения рыночного спроса, что приводит к значительному импорту из Северной Америки и других регионов с конкуренцией за поставки из Восточной Азии и других регионов.
Высказывались опасения по поводу импортных поставок, экологических стрессов там, где они выращивались, воздействия на окружающую среду поставок по всему миру и конкуренции со стороны других пользователей.
В Европе имеются обширные ресурсы биомассы, которые в настоящее время не используются для покрытия этого дефицита предложения. Например, было подсчитано, что одни только сельскохозяйственные остатки потенциально составляют 100 Мтнэ.
Однако эти остатки не находятся в форме, которая может быть легко сопоставлена и может использоваться в крупномасштабной биоэкономике. Необходимо иметь возможность экономически эффективно сопоставить и представить этот материал в форме, которая может быть использована.
Торрефикация перегретым паром
Торрефикация — это процесс термического кондиционирования, который делает биомассу водостойкой, с более высокой теплотворной способностью, более простой в хранении и транспортировке, более подходящей для биоэнергетического (и биохимического) использования, чем сырая биомасса. Он был разработан многими командами на протяжении многих лет, но еще не реализовал свой коммерческий потенциал. Обработка перегретым паром — энергоэффективное средство передачи тепла. Он был разработан Немецким институтом межфазной инженерии и биотехнологии им.
Фраунгофера IGB как непрерывный промышленный процесс сушки, позволяющий извлекать ценные летучие вещества из потока конденсата. В пилотном масштабе этот процесс использовался при более высоких температурах для торрефикации различных материалов биомассы.
Технико-экономические исследования показали, что он может стабилизировать различные лесные и сельскохозяйственные остатки в экономически жизнеспособной форме.
Переход на новый уровень
Следующим шагом будет вывод этой работы на рынок. Для этого в рамках программы EU Horizon 2020 была одобрена финансовая поддержка проекта SteamBio.
Steambio — это сотрудничество одиннадцати партнеров из промышленности и научных кругов с общей целью: создать жизнеспособный бизнес, основанный на торрефикации перегретым паром лесных и сельскохозяйственных отходов. Он продемонстрирует экономическую жизнеспособность в различных сельских районах извлечение пригодного для использования биоуглерода из местных лесных и сельскохозяйственных остатков в тоннажных количествах.
В SteamBio этот торрефицированный биоуглерод будет продемонстрирован в качестве замены угля для промышленных печей для обжига извести и в качестве источника углерода на пилотных предприятиях биопереработки. Рекуперированный конденсат процесса перегретого пара уже содержит коммерчески значимые количества биохимических веществ в дополнение к торрефицированной биоуглеродной массе, которую можно использовать в качестве биотоплива и в биохимических продуктах.
SteamBio уже выбрал шесть различных справочных материалов, которые имеются в большом количестве и доступны в европейских лесохозяйственных и сельскохозяйственных предприятиях.
Демонстрационная установка производительностью 500 кг / час в настоящее время находится на стадии проектирования и строительства и будет развернута в различных сельских районах к январю 2017 года.