De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

VOORBEHANDELING Lignocellulos e rijke biomassa Han Vervaeren Bart Ryckaert.

Verwante presentaties


Presentatie over: "VOORBEHANDELING Lignocellulos e rijke biomassa Han Vervaeren Bart Ryckaert."— Transcript van de presentatie:

1 VOORBEHANDELING Lignocellulos e rijke biomassa Han Vervaeren Bart Ryckaert

2 Voorbehandeling • Inleiding • Enkele Technieken • Besluit

3 Inleiding +- OpslagKostprijs Transport Energie inhoud Betere conversie Anaerobe vergisting  sneller + vollediger

4 Wat gebeurt er? Specifiek opp Porositeit depolymerisatiegraad Biodegradatie vs biobeschikbaar

5 Hoe evalueren?

6 Indeling…in literatuur en in praktijk • Literatuur  Mechanisch en/of fysisch  Chemisch en/of fysico-chemisch  Biologisch • Praktijk  Conventioneel  Mechanisch  Silage (biologisch)  Thermo-(mechanisch)  Niet-conventioneel  Chemisch  Ultrasoon  Thermisch  Enzymatisch/biologisch  Microgolven, etc.

7 Mechanische voorbehandelingen

8 Mechanische voorbehandeling • Effect op biomassa • Verkleinen partikelgrootte • Vergroten aandeel VS • Vrijstellen celinhoud • Verlagen polymerisatiegraad

9 Mechanische voorbehandeling • Effect tijdens vergistingsproces • Vergroten contactoppervlak • Versnellen vergistingsproces door snellere hydrolyse • Verbetert toegankelijkheid biomassa voor micro-organismen

10 a.Mix aardappelen – appels - wortelen: stukken van 2 cm  vermalen b.Vlees: stukken van 2 cm  vermalen 0 c. Zonnebloemkernen: kern zonder schaal 5 mm  vermalen d. Hooi: stukken van 1.5 cm  vermalen e.Denneloof: stukken van 2 cm  vermalen

11 Effect op partikelgrootte en VS-aandeel in gras (Linkmark et al.,2012)

12 Effect op vergistingsproces (Linkmark et al.,2012)

13 Mechanische voorbehandeling • Hydrolysatiegraad verhoogt: • 5-25% • Verhoging biogasopbrengst: • 5-50% • HRT verkort: • 23%-59% • Elektrische efficiëntie • Gaand 8 keer meer output dan input tot negatief Hendriks et al., 2008, Lindmark et al., 2012

14 Mechanische voorbehandeling Quickmix (vogelsang) Inclusief homogeniseren en mengen

15 SILAGE

16 Homoferm Clostridium -CH3CHOHCOOH -CO2 Heteroferm -CH3CHOHCOOH -CH3COOH -CH3CH2OH -CO2 CO2 Gisten, schimmels Enterobac Enzymatische behandeling Biologische behandeling  wit-rot schimmels (Wan & LI, 2012)

17 Verhoogt silage de methaan opbrengst? • Van 11 – 17 % (Hermann et al., 2012, Vervaeren et al., 2010) (op mais, gierst, tarwe, rijst) in batch maar compensatie nodig voor : ▫ ODM verliezen ▫ Wijziging samenstelling ODM na ensilering Rond de 3- 7 % meerwaarde

18 Kunnen we met silage additieven dit verhogen? • Mogelijks…. doch verder onderzoek nodig (Vervaeren et al., 2010)

19 Biologisch • + Goedkoop • + Eenvoudig • + weinig risico op inhibitoren • - Lage meeropbrengst • - Lange tot zeer lange tijden nodig • - Werking niet altijd gegarandeerd • - Selectiviteit niet gegarandeerd

20 Silageadditieven – test praktijkvergister

21 Test inkuiladditieven pilootvergister Inagro • Inkuilen maïs met en zonder inkuiladditief • Basis periode van 40 dagen, testperiode van 40 dagen

22 Test pilootvergister

23 Thermo-mechanische voorbehandelingen

24 Types • Extruder • Mbv vijzels wisselende drukken en temperaturen creëren • Verkleine partikelgrootte • Scheuren cellen • Toegankelijker maken ligno-cellulose door depolymerisatie • Stoomexplosie • Injectie stoom onder hoge druk gevolgd door een snelle drukval • Lyseren cellen • Toegankelijker maken ligno-cellulose (Hjorth et. Al, 2011, Horn et. Al, 2011)

25

26 Extruder Hjorth et. Al, 2011

27 Extruder – elektrische efficiëntie Hjorth et. Al, 2011

28 Voor- en nadelen • Voordelen • Geen chemische additieven • Simpele techniek • Sterke mechanisatie mogelijk • Nadelen • Energie-efficientie: grote verschillen • Effect sterk afhankelijk type biomassa • Investeringskost

29 Pre-hygiënisatie : thermisch

30 Pre-hygiënisatie • Voor vergisting een hygiëniseringsstap doorvoeren • 60 minuten aan 70°C • Thermische voorbehandeling

31 Hygiënisatie voor vergisting • Test op mengsel mest + groentenafval (Luste et al., 2011) Prehygiënisatie Ultrasone behandeling Geen behandeling Onbehandelde mest

32 Chemisch

33 • ZUREN ▫ H 2 SO 4, HCL, HNO 3 en H 3 PO 4 ▫ Geconcentreerde (30 – 70 %) of verdunde (0,5 – 2 %) ▫ ! vorming H 2 S en NH 3 alsmede aromatische aldehyden (furfural/HMF) ▫ Vnl ingrijpend op hemicellulose (Monlau et al. 2012) ZurenVoordelenNadelen Geconcentreerd• Lage temperaturen • Hoge suikeropbrengsten • Hoog zuurverbruik • Corrosie • Moeilijke terugwinning • Toxisch • Condensatie en precipitatie lignine • Ongewenste bijproducten (adaptatie) • neutralisatie achteraf Verdund• Laag zuurverbruik• Corrosie • Hoge temperaturen • Adaptatie voor bijproducten

34 • Alkalisch ▫ NaOH > KOH > Mg(OH)2 > Ca(OH) 2 > NH 4 OH (Chandra et al., 2012) ▫ Verzeping van zure suikergroepen  toegankelijker ▫ Oplossen hemicellulose en (minder) lignine ▫ Herbruikbaar ▫ Biomassa verbruikt vrije alkaliën voor neutralisatie (+/- 3 % zonder meerwaarde) • Oxidatief ▫ Toedienen van H 2 O 2 (Fe 2+ ), CH 3 COOOH (van 1 tot > 20 %), Cl 2, O 3, O 2 ▫ Zal naast cellulose vooral lignine aanvallen (inhibitie door oplossen aromaten) ▫ Minder geschikt wegens ook cellulose oplossend en niet selectief Bij alle drie ▫ verhoogd watergebruik ▫ uitspoeling opgeloste koolstof mogelijk ▫ Vervluchtiging mogelijk van koolstof ▫ neutralisatie nodig (zuren) ▫ Alkalisch meestal betere resultaten ▫ Haalbaarheid?  praktische problemen ! ▫ Kristalliniteit van cellulose niet aangepakt

35 Wijze van toediening : NaOH bij maïs Onderzoek Enbichem – Inagro % Vernevelen : 30 % (350 ml/kg VM), weken : 4 % (2,6 L/kg VM)

36 Thermochemisch • Grote toename mogelijk (> 200 % (bv. rijsstro) ), maar optimalisatie noodzakelijk! Ook sterke reductie in HRT mogelijk. Onderzoek Enbichem 2012 (Lopez et al., to be submitted)

37 Thermochemisch (Monlau et al., 2012) • Vb. op zonnebloemsteel (invloed van temperatuur) 4 % 10 %

38 Solventen en ionische vloeistoffen • Organosolvents (OS) of ionische vloeistoffen (IV) ▫ OS : Methanol, ethanol, ethylene glycol, etc. ▫ + herbruikbaar, efficient (50 – 80 % delignificatie) ▫ + selectief cellulose//lignine//hemicellulose ▫ + goed stuurbaar ▫ - noodzaak voor recovery (via E/C, water, alcoholen) ▫ - (zeer toxisch), hygroscopisch ▫ - in combinatie met hoge temperaturen ▫ - zeer dure vloeistoffen, uitgebreide apparatuur, experimenteel ▫ - Bio-ethanol industrie, bio - refenery

39 Andere…the list goes on.. • Vries-dooi • Sonicatie • Microgolven • Superkrtisch water/CO2 • Verkoling, torrefecatie, pyrolyse,.. • etc

40 Conclusies • Soms groot potentieel, andere veel minder • Trade-off • Veel nog experimenteel • Complex gegeven • Opschaling weinig bekend • Belangrijkst: m³ CH 4 /ton vers • Bv. toevoeging van grote hoeveelheden water? • Opschaling: haalbaarheid, kost, onderhoudskost, investeringskost,.. • Bv. toevoeging van grote hoeveelheden NaOH • Energie-input energie-output • Bv. Hoge dosissen ultrasone trillingen


Download ppt "VOORBEHANDELING Lignocellulos e rijke biomassa Han Vervaeren Bart Ryckaert."

Verwante presentaties


Ads door Google