Projectnummer
1234
Titel
Vergassing in superkritiek water: Status en toekomstperspectief voor Nederland
Datum
April 2004
Voor
Novem - NEO
Vergassing in superkritiek water: Status en toekomstperspectief voor Nederland
Colofon Auteurs: L. van de Beld - BTG Biomass Technology Group bv J. Penninger – SPARQLE International bv Met bijdragen van Universiteit Twente, ECN en TNO-MEP BTG biomass technology group BV Postbus 217 7500 AE Enschede Tel. +31-53-486 2286 Fax +31-53-432 5399 www.btgworld.com
[email protected] Dit project is gefinancierd door het Novem programma Nieuw Energie Onderzoek (NEO). Novem - NEO project nr: 0268-03-07-01-0018
i
BTG Biomass Technology Group bv Postbus 217 7500 AE Enschede telefoon: +31 53 486 2288 Fax: +31 53 432 5399 E-mail:
[email protected] Web: www.btgworld.com
Universiteit Twente Postbus 217 7500 AE Enschede telefoon: +31 53 489 4430 Fax:: +31 53 489 4738 E-mail:
[email protected] Web: tccb.tnw.utwente.nl
SPARQLE International bv Hasebroekstraat 1 7552 VX Hengelo Telefoon: +31 74 291 6621 Fax: +31 74 250 5285 E-mail:
[email protected] Web: www.sparqle.com
TNO – MEP Postbus342 7300 AH Apeldoorn Telefoon: +31 55 549 3744 Fax: +31 55 549 3287 E-mail:
[email protected] Web: www.mep.tno.nl
ECN Postbus 1 1755 ZG Petten telefoon: +31 224 56 4729 Fax: +31 224 56 8487 E-mail:
[email protected] Web: www.ecn.nl
ii
SAMENVATTING Het energieonderzoeksbeleid in Nederland is vastgelegd in het EOS-rapport [2]. Alle energieonderzoeksthema’s zijn op basis van twee criteria ingedeeld: 1) de bijdrage aan de duurzame energiehuishouding in 2030 en 2) de bestaande kennispositie in Nederland. Onderzoeksthema’s die op beide aspecten goed scoren zijn in 2002 als speerpunten benoemd. In opdracht van het programma Nieuw EnergieOnderzoek (NEO) is onderzocht of “Vergassing van biomassa in superkritiek water” een mogelijk nieuw speerpunt kan worden. Het doel van dit rapport is een antwoord te geven op een drietal vragen: • Is vergassing van biomassa in superkritiek water een proces dat op termijn een belangrijke bijdrage kan leveren aan de duurzame energievoorziening? • Wat is de status en kennispositie in Nederland ? • Hoe kunnen de activiteiten op dit gebied in Nederland gestructureerd worden? Is vergassing van biomassa in superkritiek water een proces dat op termijn een belangrijke bijdrage kan leveren aan de duurzame energievoorziening? Het Proces Het superkritiek water vergassingsproces (SCW) wordt uitgevoerd bij hoge druk (~300 bar), relatief milde temperatuur (400 – 700 °C) en richt zich vooral op de conversie van natte voedingen (typisch 70-95% water). Het is een alternatief voor voedingen die nu veelal via vergisting (deels) worden omgezet. In tegenstelling tot vergisting kan het SCW proces echter de volledige voeding omzetten (geen reststroom). Vanwege de procescondities wordt de biomassa/reststroom voornamelijk omgezet in methaan, waterstof en kooldioxide. Het produktgas komt beschikbaar op hoge druk, zodat (kostbare) compressie meestal achterwege kan blijven. De CO2 kan afgescheiden worden in geconcentreerde vorm. Dit biedt mogelijkheden voor hergebruik of permanente opslag (negatieve CO2 emissie). De voeding Het SCW proces richt zich vooral op de conversie van natte biomassa en reststromen. Uit verschillende haalbaarheidsstudies blijkt dat er in Nederland meer dan 100 PJ van dit soort stromen aanwezig zijn; voor energieopwekking zou zeker zo’n 45 PJ beschikbaar zijn. Nuttig gebruik van natte biomassa en reststromen zou naar verwachting een kwart van de biomassadoelstelling kunnen invullen. De produkten Aardgas speelt een zeer belangrijke rol in de Nederlandse energievoorziening, en vervanging van aardgas door “groen gas” kan een aanzienlijke bijdrage leveren aan de verduurzaaming. De ontwikkeling van het proces moet zich dan richten op maximalisatie van het methaangehalte. Op langere termijn –wanneer er een markt voor duurzaam waterstof bestaat- kan een omslag worden gemaakt naar waterstofproduktie. In de transitie van aardgas naar waterstof kan de markt worden voorzien van H2/CH4 mengsels. Ontwikkeling van het SCW proces kan parallel verlopen met deze transitie. De tijdstippen van deze omschakelingen worden volledig bepaald door de markt. iii
Wat is de status en kennispositie in Nederland ? Eind jaren ’90 zijn een aantal grote onderzoeksprojecten gestart m.b.t. de ontwikkeling van het SCW proces, en dit heeft een enorme impuls gegeven aan de kennispositie in Nederland. Binnen het EET programma werd een eerste proefinstallatie gebouwd door BTG, Sparqle en TNO-MEP. Op basis van deze ervaring is door BTG en de Universiteit Twente binnen een groot Japans onderzoeksproject een tweede verbeterde installatie gerealiseerd. Deze laatste installatie is ondermeer ingebracht in een Europees project dat zich richt op de produktie van duurzaam waterstof. Nederland onderscheidt zich internationaal door zich nadrukkelijk ook bezig te houden met de totale procesontwikkeling, en zich niet te beperken tot deelaspecten. Tot op heden zijn er projecten uitgevoerd of in uitvoering m.b.t. de ontwikkeling van het SCW proces die een inspanning van ca 8 M vertegenwoordigen (vanaf 1999). De schatting is dat in 2004 de inspanning overeenkomt met 7-10 fte. Een unieke combinatie kan in Nederland worden gerealiseerd door kennis van het SCW proces en aardgas te bundelen. Hoe kunnen de activiteiten op dit gebied in Nederland gestructureerd worden? Het is wenselijk de ontwikkelingsactiviteiten m.b.t. het SCW-proces in Nederland te structureren. Dit zou de ontwikkeling efficienter en kosteneffectiever kunnen maken door bijvoorbeeld reeds aanwezige (kostbare) testfaciliteiten maximaal te benutten. De vorm van samenwerking kan uiteenlopen van een formeel consortium tot samenwerking op projectniveau. Dit laatste gebeurt reeds. De ontwikkeling van het proces bevindt zich nog in een beginstadium, en actieve inbreng van marktpartijen lijkt vooralsnog prematuur. Een eerste aanzet tot de uiteindelijke vorming van een consortium zou gegeven kunnen worden door een samenwerkingsverband op te zetten. Dit samenwerkingsverband zou de volgende doelen moeten nastreven: • Afstemming van de ontwikkelingsactiviteiten • Vorming van een gezamenlijke ontwikkelingsstrategie • Informeren en interesseren van marktpartijen en overheid • Vorming van een klankbordgroep • Gezamenlijke nationale en internationale presentatie • Vorming van een consortium op termijn met inbreng van geselecteerde marktpartijen • Vertegenwoordiging in internationale samenwerkingsverbanden
iv
INHOUD Colophon Samenvatting Inhoud
1. Inleiding
2. State-of-the-art Vergassing in Superkritiek water Historie Vergassing van biomassa en resstromen in superkritiek water Globale procesbeschrijving Toepassing – conversieketens Ontwikkeling in Nederland Ontwikkelingen wereldwijd
3. Onderzoeksvragen Voedingsvoorbewerking SCW proces Gasopwerking en reiniging Toepassing gas Systeem evaluatie / kosten
4. Nederlandse activiteiten en samenwerking Projecten Partijen: projecten, interesses, faciliteiten & expertise Ontwikkelingstraject en actoren Samenwerking in Nederland
5. Discussie & conclusies
Literatuurlijst Appendices A: beschrijving projecten B: Partijen: interesses, faciliteiten en expertise
v
1. INLEIDING
Het vergassen van biomassa en resstromen in superkritiek water is een relatief nieuw proces. In Nederland maar ook internationaal is er een sterke toename in ontwikkelingsactiviteiten waar te nemen. Het energieonderzoeksbeleid in Nederland is door het Ministerie van Economische Zaken vastgelegd in het EOS-rapport [2]. Alle energieonderzoeksthema’s zijn op basis van twee criteria ingedeeld: de bijdrage aan de duurzame energiehuishouding in 2030 en de bestaande kennispositie in Nederland. Onderzoeksthema’s die op beide aspecten goed scoren zijn in 2002 als speerpunten benoemd. Het programma Nieuw EnergieOnderzoek (NEO) heeft tot taak om verschraling tegen te gaan en potentiele nieuwe speerpunten ‘op te sporen’. Vergassing van biomassa in superkritiek water is een energieonderzoeksthema waarmee enkele partijen in Nederland bezig zijn. NEO wil antwoord op de volgende vragen: • Is vergassing van biomassa in superkritiek water een onderzoeksgebied dat op termijn een belangrijke bijdrage kan leveren aan de duurzame energievoorziening? • Wat is de status en kennispositie in Nederland (in internationaal perspectief)? In de nieuwe energieonderzoekstrategie (EOS, [2]) zijn vijf aandachtsgebieden gedefinieerd. Een tweetal zijn relevant voor vergassing van biomassa/resstromen in superkritiek water nl. ‘biomassa’ en ‘schoon fossiel/nieuw gas’. Hydrothermaal vergassen wordt genoemd als een van de onderwerpen binnen ‘biomassa-primaire conversie’. Vergassing van biomassa is onderdeel van het speerpunt gasreiniging. Een nieuw onderzoeksitem dat naar voren wordt gebracht is ondermeer ‘bijmenging in het aardgasnet’. Binnen het Novem-NEO programma worden momenteel een tweetal studies uitgevoerd m.b.t. de produktie van een aardgasvervanger via het superkritiek water vergassingsproces (zie appendix A, projecten 10 en 13). De belangrijkste produkten van het SCW proces zijn waterstof en/of methaan en als zodanig bestaan er duidelijke raakvlakken met het thema ‘Nieuw gas” voor zowel de kortere als langere termijn. In het programma “Transitie naar een duurzame energiehuishouding” [5] wordt het SCW proces in verschillende transitiepaden genoemd. Met name in het transitiepad “Waterstof uit natte biomassa’ komt het SCW proces nadrukkelijk aan de orde. Ook heeft het duidelijke raakvlakken met het transitiepad ‘Nieuw gas: Rijden op aard-en groen/biogas’. Het SCW proces richt zich voornamelijk op natte biomassa en resstromen. De potentiele bijdrage van dit proces aan de Nederlandse energievoorziening is dan ook direct gerelateerd aan de beschikbaarheid van deze voedingen. Typische voorbeelden zijn huishoudelijk-industrieel afvalwater, GFT, vinasse, bijproduct RME produktie, meststromen etc. Recentelijk is door Reith et al [3] een overzicht gegeven van 1
voedingen voor anaerobe vergisting; dit zijn ook typische voedingen voor het SCW proces. In Nederland zou jaarlijks 14 miljoen ton beschikbaar zijn. In een Novem studie [4] is een inventarisatie gemaakt van de beschikbaarheid van reststromen uit de voedings- en genotmiddelenindustrie. Deze resstromen zouden een potentieel vormen van 122 PJ, waarvan echter een groot deel wordt gebruikt als grondstof in diervoeders. Voor energiedoeleinden zou nog 44 PJ benut kunnen worden. Naar verwachting zou ca een kwart van de biomassadoelstelling voor Nederland kunnen worden ingevuld door nuttig gebruik van natte biomassa en reststromen. Toepassing van het SCW-proces draagt bij aan een efficiente en volledige benutting van natte reststromen. Het alternatief voor de verwerking van deze voedingen is vergisting die echter slechts een deel van de voeding kan omzetten. De gevormde CO2 bij het SCW proces komt in geconcentreerde vorm vrij en kan hergebruikt of opgeslagen worden (negatief CO2 effect). Daarnaast wordt in dit rapport specifiek ingegaan op de vraag of en hoe de samenwerking in Nederland kan worden gestructureerd.
2
2. STATE-OF THE ART VERGASSING IN SUPERKRITIEK WATER Historie SKW vergassing vindt zijn oorsprong in onderzoek dat in jaren 70 op MIT werd uitgevoerd door Professor Michael Modell; deze verkreeg octrooi op het omzetten van glucose in olie en het extraheren van steenkool met water rond het kritisch punt. Door toevoeging van lucht trad volledige oxidatie op van het organische materiaal. Hiermee was de superkritieke water oxidatie technologie geboren en eveneens met octrooien beschermd. Dit onderzoek werd gesteund door de Amerikaanse overheid omdat er behoefte was aan technologie om menselijke reststoffen op te ruimen en water te zuiveren in de ruimtestations die toen voorzien werden. Belangrijk was dat deze oxidatie “six nines purity” kon halen Meer aardse interesse bestond uit het vernietigen van toxische waterige afvalstromen , bijv. van de pharmaceutische industrie. General Atomic in Californie heeft een proces ontwikkeld om strijdgassen en raketbrandstoffen te vernietigen. Een van de technische uitdagingen van de SK oxidatie was de afvoer van reactiewarmte op het nivo van 600 tot 650 C bij 300 bar. Deze reactie enthalpie was substantieel en werd als stoom afgevoerd. Hiermee kon zonodig kracht worden opgewekt. De oxidant was bij voorkeur zuurstof die bij een druk van 300 bar diende te worden toegevoerd. Exergetisch gezien was het gebruik van zuurstof en de productie van stoom niet optimaal. Het omzetten van de organica in afwezigheid van zuurstof naar gassen leek een betere route in dat opzicht en zo verschoof de focus naar energieopwekking, naast waterreiniging. Penninger, van SPARQLE International te Hengelo, heeft eind jaren 70, voortbouwend op de bevindingen van Modell, steenkool extractie met SK water uitgevoerd bij Occidental Research in Californie als middel om steenkool ondergronds in olie om te zetten. Dit heeft impuls gegeven tot onderzoek naar de chemie van organische modelsubstraten dat hij in de jaren 80 uitvoerde als hoogleraar aan de TU/e. Terzelfder tijd ontstond de activiteit van Professor Michael Antal aan de universiteit van Hawaii waar sinds die tijd intensieve contacten mee bestaan. Vergassing van biomassa en reststromen in Superkritiek water Water wordt superkritisch bij een druk > 221 bar en een temperatuur > 374 °C. Als zowel de kritische druk als de kritische temperatuur overschreden worden is het water “superkritisch”: er bestaat dan geen onderscheid meer tussen gas- en vloeistoffase. Ook de eigenschappen van water veranderen aanzienlijk bij deze condities, en water zal zelf ook als reactant verbruikt worden. Een typische reactievergelijking voor de omzetting van glucose in superkritiek water kan als volgt worden weergegeven: 2C6H12O6 + 7H2O
9CO2 + 2CH4 + CO + 15H2
H = 1.3 MJ/kg
3
De vergassing van natte biomassa en reststromen in superkritiek water is een relatief nieuw proces. Specifieke kenmerken van het proces zijn: • bedoeld voor natte voedingen (70 – 90 wt% water); voor dit soort voedingen zijn slechts een beperkt aantal alternatieven voorhanden (die voeding ook volledig benutten). • Product gas komt beschikbaar op hoge druk (250-300 bar). Bij toepassing van het gas kan in veel gevallen (dure) gascompressie uitgespaard worden.. • Gas is relatief schoon. Verontreinigingen blijven achter in de waterfase. Dit geldt in grote mate voor CO2 (bij hoge druk lost dit op), maar verontreinigingen als H2S of NH3 hebben zelfs een hogere oplosbaarheid. (In feite dus in-situ gasreiniging). Opwerking van het water –voor zover nodig- kan plaatsvinden met conventionele technieken. • Het produktgas is niet verdund met stikstof.
Globale procesbeschrijving De interessante kenmerken van het proces zijn aanleiding geweest de verdere ontwikkeling vorm te geven. Een vereenvoudigd processtroomschema van een superkritiek water vergassingsproces is weergegeven in Fig.1. De voeding is een slurrie of waterige vloeistof die met een pomp op een druk van 300 bar gebracht. In
H2-rijk produktgas
CO2-rijk gas Warmte wisselaar
Voedingspomp Water
Fig. 1: Schematische weergave van het SCW proces
een tegenstroomwarmtewissleaar wordt de voeding voorverwarmd tot een temperatuur van 400 –550 °C. Het superkritieke punt van water wordt dus in de warmtewisselaar gepasseerd. De reactor wordt bedreven op een temperatuur van 600650 °C, en een verblijftijd van typisch 0.5-2 min. Het uitgangsprodukt van de reactor wordt in tegenstroom warmte uitgewisseld met de voeding. De stroom uit de warmtewisselaar kan verder gekoeld worden of gevoed worden aan de hoge druk gas-vloeistof scheider. In de scheider worden het gasvormige produkt
4
en de waterfase gescheiden. Vanwege de hoge druk zal echter ook een deel van het gas oplossen in de waterige fase. Het betreft dan vooral CO2 en indien aanwezig HCl, H2S, NH3. Mineralen zullen logischerwijs ook in de waterfase achterblijven. Het topprodukt van de scheider is het hoofdprodukt. De waterstroom wordt in een tweede lagedruk scheider gebracht, waarbij een tweede gasstroom vrijkomt. Dit gas zal rijk zijn in CO2. Afvangen van CO2 in geconcentreerde vorm biedt wellicht de mogelijkhied dit effectief op te slaan. Het proces is dan niet CO2 neutraal, maar CO2 negatief. Het schema zoals weergegeven in Fig.1 kan beschouwd worden als een basisconcept. Hierop zijn tal van variaties mogelijk afhankelijk van o.a. de voeding, schaalgrootte en beoogde toepassing. De reactor wordt meestal voorgesteld als een doorstroomde buis, maar reactorontwikkeling zou tot nieuwe concepten kunnen leiden. Component Waterstof (H2) Koolmonoxide (CO) Kooldioxide (CO2) Methaan (CH4) Etheen/ethaan Propeen/propaan
Concentratie (vol%) 60 0.5 21 12 5 1
LHV [MJ/Nm3] 15 Tabel 1: Typische gasamenstelling gemeten in de pilot-plant installatie van BTG-UT. Vergassing van glycerol; P=270 bar; T=580 °C.
Toepassing - conversieketens Het SCW proces is vooral bedoeld voor de conversie van zeer natte voedingsstromen (> 70 wt% water). Het betreft dan bijvoorbeeld waterige reststromen of slurries van vaste biomassa. Voedingen die veelal geschikt worden geacht voor anaerobe vergisting, worden ook als potentiele voeding gezien voor het SCW proces. De samenstelling van het ruwe gas geproduceerd in het SCW proces is duidelijk anders dan voor ' ‘conventionele' ’vergassingsprocessen. De oorzaak hiervoor is de hoge druk, relatief lage temperatuur, en de grote overmaat water in het proces. Het gevolg is dat het gas voornamelijk H2, CH4 en CO2 bevat (zie ook Fig. 2), en bovendien beschikbaar komt bij hoge druk. Toepassingen die dan voor de hand liggen zijn: • Elektriciteitsopwekking (stationair-decentraal) met gebruik van een SOFC (onder druk) • Elektricteitsopwekking middels gas turbines • Substitute Natural Gas (SNG)
5
100
80
H2
60
40
CO CO2
20
CH4
0
300
500
700
Temperature [°C]
900
Fig. 2: Evenwichtsconcentraties H2, CH4, CO en CO2 als functie van de temperatuur. Druk = 300 bar; voeding: 80% water, 20% organisch.
• H2/CH4 mengsels voor bijmenging in het aardgasnet • Puur H2 Elk van de toepassingen kent een verschillende tijdshorizon. Electriciteitsopwekking stelt de laagste eisen aan de kwaliteit van het gas. Zowel voor bijmenging als SNG, mengsels of puur waterstof zullen de kwaliteitseisen zeer hoog zijn. Het gewenste produkt wordt met name bepaald door actuele marktontwikkelingen. De ontwikkeling van het SCW proces zal hieraan parallel moeten lopen. Ontwikkeling in Nederland De SK water vergassing werd in Nederland een kernthema toen SPARQLE werd opgericht. Spoedig kwam het contact met BTG Enschede tot stand en beide bedrijven hebben sinds 1995 een samenwerking op dit gebied. Intussen heeft dit een aantal octrooiaanvragen opgeleverd. Eind jaren 90 sloot TNO-MEP zich aan en tezamen met de firma Promikron te Delft werd met steun van Novem een pilot unit in bedrijf genomen. In een Japans samenwerkingsproject werd kort daarop door BTG en de Universiteit een nieuwe pilot-plant gerealiseerd. Deze laatste pilot plant staat centraal in een groot Europees project, waarin o.a. BTG, Universiteit Twente, Sparqle en TNO-MEP participeren. Ook zijn er onlangs een aantal nieuwe projecten gestart om het proces verder te ontwikkelen alsmede een aantal haalbaarheidsstudies (zie ook hoofdstuk 4)
Ontwikkelingen wereldwijd Het aantal bedrijven/instituten die wereldwijd serieus actief zijn met de ontwikkeling van het SCW proces is vooralsnog beperkt, maar er is wel een sterke toename in
6
activiteiten waar te nemen. Een aanzienlijk deel van de inspanningen hebben betrekking op kleinschalige batchexperimenten, zoals ondermeer uitgevoerd in Japan (Hiroshima University, AISTE Osaka Gas), Zwitserland (PSI), en Duitsland (Universiteit Karlsruhe). Met betrekking tot procesontwikkeling zijn er minder activiteiten, vermoedelijk doordat zeer kostbare installaties hiervoor nodig zijn. Naast de continue installaties (tot 30 L/hr) in Nederland heeft Forschungszentrum Karlruhe een grote pilot-plant (100 L/hr doorzet), en in de USA heeft Pacific Northwest Laboratory de beschikking over een continue installatie. In Denemarken is men recentelijk begonnen met dit proces met als doel de verwerking van teerhoudend afvalwater. De Nederlandse-Europese inspanning is momenteel vooraanstaand in de wereld.
7
3.
ONDERZOEKSVRAGEN
De ontwikkeling van het SCW –proces bevindt zich in een vroeg stadium, en er zullen nog de nodige inspanningen moeten worden geleverd om marktintroductie mogelijk te maken. In dit hoofdstuk wordt een kort overzicht gegeven van aandachtsgebieden voor verdere ontwikkeling. De gehele keten van natte biomassa tot eindprodukt kan worden gesplitst in een aantal deelgebieden, en de ontwikkelingen kunnen betrekking hebben op een deelgebied als wel het totale proces. - Voedingsvoorbewerking Het SCW proces wordt bedreven onder hoge druk (~300 bar). Hiervoor is het noodzakelijk dat de voeding zodanig wordt voorbewerkt dat het met een pomp naar deze druk kan worden gebracht. Voor vloeibare reststromen is dit geen probleem, maar bij gebruik van vaste biomassa-reststromen zal voorbehandeling noodzakelijk zijn. Verdere ontwikkeling van een proces om pompbare slurries te maken is vereist. Het gebruik van chemicalien dient hierbij geminimaliseerd te worden, en daarnaast is het energieverbruik een belangrijk aandachtspunt. De ontwikkeling van een goed voorbewerkingsproces is ook van belang voor andere processen zoals bijvoorbeeld het HTU proces. - SCW - proces: Experimenten met modelcomponenten in verschillende proefopstellingen (o.a. glycerol) hebben aangetoond dat met het SCW proces zonder problemen een waterstofrijkgas kan worden geproduceerd. Bij de verdere ontwikkeling van het proces naar een commercieel produkt zal nog de nodige ontwikkeling vereisen. Warmtewisselaar: voor een voldoende hoog energetisch rendement is efficiente warmteuitwisseling van groot belang. Tot dusver heeft het ontwerp van de warmtewisselaar weinig aandacht gekregen. Efficiente warmteoverdracht en het voorkomen van vervuiling zijn belangrijke aandachtspunten. Mineralen: biomassa en resstromen zullen in het algemeen naast organische bestanddelen ook anorganische bestanddelen (as, mineralen) bevatten. Een kenmerk van superkritiek water is dat de oplosbaarheid van zouten rondom het superkritieke punt sterk afneemt, waardoor uitzouting kan plaatsvinden. Dit kan leiden tot verstopping van procesleidingen. Koolvorming: bij de conversie van biomassa treedt vrijwel altijd koolvorming op. Ongecontroleerde koolvorming kan aanleiding geven tot blokkages. Herontwerp van de reactorsectie biedt mogelijk de oplossing voor koolvorming en uitzouting. Toepassing katalysatoren: door toepassing van katalysatoren in het SCW reactor kan de produktkwaliteit gestuurd worden. Bij relatief lage temperatuur is het zelfs 8
mogelijk vrijwel uitsluitend methaan te produceren, en tegelijkertijd ook de koolstofconversie te bevorderen. Corrosie: met name rond het superkritieke punt van water is bekend dat corrosie een belangrijk probleem kan zijn. Selectie en testen van de juiste constructiematerialen is een belangrijk aspect.
- Gasopwerking en reiniging Afhankelijk van de eindtoepassing zal het gas in meer of mindere mate gereinigd en geconditioneerd moeten worden. Voor SNG zullen de specificaties van aardgas bereikt moeten worden. Voor de productie van puur waterstof is de afscheiding van waterstof bij hoge druk wenselijk, en de maximalisatie van de waterstofproduktie. Hiertoe zullen ook resterende hoeveelheden methaan en hogere koolwaterstoffen omgezet moeten worden in waterstof, bij voorkeur bij een zo hoog mogelijk druk. Vanwege thermodynamische evenwichten zal de conversie van bijv methaan en de afscheiding van waterstof parallel moeten plaatsvinden. - toepassing gas: De toepassingen van het gas hoeven als zodanig niet ontwikkeld te worden. Wel is het zeer belangrijk dat de eisen die gesteld worden voor verschillende toepassingen (SNG, H2,…) tijdig worden meegenomen in de ontwikkeling van het proces. Voor de totale ontwikkeling van het proces is het echter wel belangrijk de verschillende toepassingen te demonstreren (zelfs als de schaal relatief beperkt is). Naast de toepassing van het produktgas is het interessant te onderzoeken of er nuttige toepassingen kunnen worden gevonden voor het CO2 rijke gas. Permanente opslag is interessant en zodoende wordt zelfs een CO2 negatief proces verkregen. - systeemevaluatie/kosten: Het uiteindelijke marktpotentieel van de technologie wordt bepaald door de technisch-economische prestatie van het gehele proces van voeding tot produkt. Uitvoering van systeemevaluaties en investeringschattingen zijn noodzakelijk. Aspecten hierbij zijn o.a. de selectie van geschikte voedingen, beoogde schaalgrootte en mogelijkheden voor warmteintegratie. Optimaal gebruik van de hoge druk van het produktgas t.b.v. bijvoorbeeld energieopwekking verdient ook zeker aandacht (expansieturbines). Een aandachtspunt is ook de kwaliteit van het afvalwater en eventuele terugwinning van mineralen.
9
4.
NEDERLANDSE ACTIVITEITEN & SAMENWERKING
In dit hoofdstuk wordt een overzicht gegeven van de projecten die met Nederlandse inbreng zijn of worden uitgevoerd op het gebied van vergassing in superkritiek water en in 3.2 worden de 5 partijen nader beschreven. Gebaseerd op een gehele keten van biomassa tot produkt wordt in 3.3 een inventarisatie gemaakt van mogelijke actoren in Nederland in elk van de deelgebieden. Projecten In onderstaande tabel is een overzicht weergegeven van verschillende projecten die met Nederlandse inbreng zijn uitgevoerd of in uitvoering zijn. Voor een meer uitgebreide beschrijving wordt verwezen naar Appendix A. Tabel 2: Overzicht van afgeronde en lopende projecten met inbreng van Nederlandse partijen Nr 1 2 3 4
5
6 7 8 9
10 11 12 13
Titel Clean fuel gases from aqueous biomass Technische haalbaarheid superkritiek water vergassen Technical feasibility of biomass gasification in a fluidized bed with supercritical water Biomass & waste conversion in supercritical water for the production of renewable hydrogen (Superhydrogen) Hydrogen rich fuel gas from supercritical water gasification of wine residues and greenhouse rest biomass Scarlet – gebruik bijprodukt biologische conversie Biologische waterstof II: gebruik bijprodukt van biologische waterstofproduktie (digestaat) Superschoon: conversie fossiele brandstoffen SuperDiesel: Ontwikkeling van een superkritsche diesel reformer in een hybride brandstofcelsysteem Produktie van SNG/CNG via vergassing van natte biomass in superkritiek water Bio-H2: evaluatie waterstofproduktieprocessen Biocon: biomassa conversie-fundamenteel onderzoek SNG produktie door middel van superkritische vergassing van biomassa
Looptijd 1997-1998 1999-2000 2000-2003 2001-2005
2002-2003
2003-2007 2003-2007 2003-2004 2003-2006
NL-partijen BTG, Sparqle BTG, Sparqle, TNOMEP, Promikron BTG, Universiteit Twente BTG, Universiteit Twente, Sparqle, TNOMEP Sparqle, BTG, Promikron, Compost. Bedrijf Z-Holland Sparqle, TNO-MEP e.a. A&F, WUR, TNO-MEP Sparqle e.a. TNO-MEP, Sparlqe TNO-MEP, Koninklijke Marine, Sparqle, UT
2003-2004
BTG, Cogas, DutCH4
2003
ECN Universiteit Twente en Delft, Shell ECN, Universiteit Twente
2003-2004
10
Partijen – projecten, interesses, faciliteiten & expertise Momenteel zijn bij de ontwikkeling van het SCW proces al diverse partijen betrokken. BTG, Sparqle, Universiteit Twente en TNO-MEP zijn in wisselende samenstelling bij vrijwel alle projecten betrokken, en vormen in Nederland op dit moment min of meer de kern van de procesontwikkeling. De research faciliteiten voor de ontwikkeling zijn dan ook bij deze partijen beschikbaar. Meer recentelijk heeft ECN aangegeven een actievere rol te willen spelen bij de ontwikkeling van het SCW proces. Partij
Interesse - expertise
BTG
SCW procesontwikkeling, systeemontwerp, basic engineering, marktintroductie Modellering, hoge druk experimentele technieken, chemie in superkritiek water Reactorontwerp, fundamenteel onderzoek, microopstellingen, katalyse Voorbehandeling, procesontwikkeling, modellering, gasscheiding Gasreiniging, upgrading, systeemanalyse, modellering, productinfrastructuur en toepassing
SPARQLE UT-TCCB TNO-MEP ECN
Specifieke faciliteiten beschikbaar Ja Nee Ja Ja Nee
Tabel 3: Overzicht partijen, aanwezige faciliteiten en interesses
De interesse, faciliteiten en expertises van bovenstaande partijen zijn verder uitgewerkt in Appendix B.
11
Ontwikkelingstraject en Actoren Ontwikkelingstraject De ontwikkeling van het SCW proces bevindt zich nog in een pril stadium. Hoewel er met name de laatste jaren veel vooruitgang is geboekt zal de daadwerkelijke marktintroductie nog zeker 5 jaar ontwikkeling vergen. De actieve betrokkenheid van marktpartijen hangt nauw samen met de status van de technologie. Een schematische weergave van de ontwikkeling is weergegeven in Fig. 3. 100%
50%
0% 2000
2010
2020
Fig. 3: Ontwikkelingstraject en produkten van het SCW proces als funtie van de tijd. In de tijd zal de inbreng van marktpartijen toenemen. Electriciteit en SNG zullen de eerste commerciele produkten zijn (markt bestaat reeds); op langere termijn zullen daar H2/CH4 mengsels en uiteindelijk zuiver waterstof bijkomen (hiervoor bestaat nog geen markt)
In het beginstadium zal de actieve inbreng van marktpartijen gering zijn; een adviserende rol is echter wel wenselijk om een effectieve en efficiente ontwikkeling mogelijk te maken. Dit zou bijvoorbeeld kunnen door het instellen van een klankbordgroep. Identificatie partijen Het proces van natte biomassa tot nuttig produkt kan grofweg in een viertal onderdelen worden uitgesplitst, nl voedingvoorbewerking, het SCW proces, de reiniging en opwerking van het gas, en de beoogde toepassing, zoals weergegeven in de figuur. 12
Een andere wijze van uitsplitsing is naar ontwikkelingsstadium, van fundamenteel onderzoek tot commerciele toepassing. De actoren die op elk moment betrokken zouden moeten zijn hangt af van het ontwikkelingsstadium. Mogelijk relevante partijen zijn weergegeven in de tabel. Systeemevaluatie Voedingvoorbewerking
SCWProces
Toepassing / eindgebruiker
Reiniging/ Gas conditioning
Non technical issues
Systemen / Keten/ non-technical
Eindgebruiker/ toepassing
Implementatie / demonstratie
Onderzoek & ontwikkeling
Fig. 4: De keten van natte biomassa tot eindprodukt. Voeding
SCW - proces
TNO-MEP SPQL ATO Promikron
BTG UT TNO-MEP SPQL
Grontmij ………..
Reiniging / conditionering BTG ECN Gastec ……….
Zeton HCG-GTI MTSA Stork …………….
Essent Composteringsbedrijf Zuid Holland Rioolzuiveringen Voedingsmiddelen industrie
Eindgebruiker/ toepassing Gastec GasUnie Research Nedstack ………….
E-sector Gasbedrijven ………..
Cogas Gasunie DutCH4 Hoekloos Cogen ECN BTG Overheid ……………
Tabel 3: Overzicht met potentieel interessante partijen in de totale ontwikkeling van het SCW proces.
Genoemde partijen in bovenstaande tabel zijn op dit moment niet (allen) actief benaderd omtrent hun interesse in het SCW proces. Het is met name bedoeld aan te geven welke type partij voor welke activiteit gezocht zou moeten worden. Daarnaast bestaat er een groot verschil of een partij betrokken zou moeten worden in de gehele ontwikkeling en vermarkting van het proces, of juist voor een specifiek project. Een voorbeeld is een bedrijf met een natte (probleem) voeding. Een dergelijk bedrijf zal met name geinteresseerd zijn in een oplossing van haar probleem, en in mindere mate in de vermarkting van een technologie. Bepalend is of een bedrijf zijn inkomsten haalt uit de realisatie van het project of uit de toepassing van het proces. De laatste groep zijn met name de ‘eigenaren’ van de voedingen en de eindgebruikers (gas, waterstof, electriciteit). Deze groep heeft ook 13
niet noodzakelijkerwijs belang bij duplicatie van de technologie (zeker niet als deze geimplementeerd wordt bij een concurrent), en kan zelfs marktintroductie gaan hinderen. De eerste groep bestaat uit technologieontwikkelaars, E&C bedrijven en component/unit leveranciers (bijv. leverancier van brandstofcellen in geval van electrciteit). De vraag is echter of een component/unit leverancier wel (permanent) onderdeel zou moeten uitmaken van het consortium, omdat dit juist ook implementatie kan hinderen. In het overzicht is mogelijke betrokkenheid van buitenlandse actoren niet meegenomen. Voor specifieke activiteiten in het gehele ontwikkelingstraject kunnen afhankelijk van de aanwezige expertise in Nederland t.o.v. buitenlandse partijen buitenlandse inbreng worden overwogen. Een voorbeeld is een Duits bedrijf dat zich gespecialiseerd heeft in turn-key hoge druk installaties (en waarmee goede contacten bestaan). De keuze van een leverancier van eenheden kan sterk bepaald worden door de beoogde schaal. Bij een relatief beperkte schaal (< ~50 MW) zijn in Nederland partijen te vinden. Bij zeer grootschalige systemen, zal voor de daadwerkelijke realisatie de hulp van buitenlandse partijen noodzakelijk zijn. De rol van Nederland beperkt zich dan tot kennisleverancier. Samenwerking in Nederland De vraag is nu of het zinvol is in dit stadium de samenwerking op het gebied van vergassing in superkritiek water te formaliseren en welke partijen moeten daar dan bij betrokken zouden moeten zijn. De huidige activiteiten richten zich in belangrijke mate op de ontwikkeling van het proces. Verschillende instituten/bedrijven houden zich hier mee bezig. Het zou zonder meer nuttig zijn als de betrokken partijen afspraken kunnen maken omtrent hun activiteiten en de afstemming hiervan. Echter er moet gerealiseerd worden dat dit alleen werkt als partijen een complementaire rol hebben, en niet streven naar de uitvoering van vergelijkbare activiteiten. Het is ruimschoots bewezen dat dat niet werkt, een open communicatie in de weg staat of zelfs tot conflicten leidt. Overigens dient ook gerealiseerd te worden dat geen enkele partij gedwongen kan worden bepaalde activiteiten wel of niet uit te voeren (zeker niet bij onderzoek en ontwikkeling). Er zijn een aantal mogelijkheden een samenwerking m.b.t. technologieontwikkeling vorm te geven: 1. Vormen van een ‘formeel’ consortium: hiervoor is het noodzakelijk dat er duidelijke afspraken gemaakt kunnen worden wie wat doet. Aangezien het nog deels onduidelijk is welke ontwikkelingen nog nodig zijn, is het zeer complex hier op voorhand duidelijke afspraken over te maken.
14
2. Samenwerking op projectbasis: feitelijk is dat al de huidige situatie. Overigens op projectbasis is het wel mogelijk eenduidige afspraken te maken wie wat doet, omdat deze in de projectbeschrijving al vastliggen. Anderzijds kan juist dit aanleiding geven tot veel duplicatie en inefficiente ontwikkeling. 3. Samenwerkingsverband: projecten die worden uitgevoerd op het gebied van superkritiek vergassen door een of meerdere deelnemers in het samenwerkingverband worden “ingebracht” in het samenwerkingsverband. Partijen moeten de bereidheid hebben een zekere mate van openheid te geven over de doelstellingen en resultaten van deze projecten, zodat een duidelijk beeld kan worden gevormd van lopende (en reeds uitgevoerde) activiteiten in Nederland. Minimaal eenmaal per jaar komen de deelnemers samen om kennis uit te wisselen en een update te geven van activiteiten. Een portfolio van activiteiten (als eerste aanzet kan appendix A worden gebruikt) wordt jaarlijks bijgehouden en verspreid (aan overheid en marktpartijen). Daarnaast kunnen de totale activiteiten gezamenlijk worden gepresenteerd (via bijv. posters, internetsite etc) zowel nationaal als internationaal. In gezamenlijk overleg kan ook worden bekeken in hoeverre en wanneer er buitenlandse inbreng wenselijk wordt geacht. Gezien de huidige stand van zaken is optie 3 de meest realistische om de technologieontwikkeling in Nederland op het gebied van superkritiek vergassen te structureren, mits er hiervoor bij de deelnemende partijen voldoende draagvlak bestaat. Het samenwerkingsverband kan een eerste aanzet geven tot een mogelijke vorming van een consortium op termijn. Gezien het ontwikkelingsstadium van de technologie lijkt een actieve participatie van marktpartijen vooralsnog prematuur, en bovendien is de keuze op moment moeilijk te maken. Een rol in een adviescommissie/klankbordgroep is echter wel zeer wenselijk. Vanuit praktisch oogpunt is het verstandig een “marktintroductieconsortium” beperkt in omvang te houden, en te richten op een kerngroep. Afhankelijk van een specifiek project kan een projectconsortium worden uitgebreid met relevante partijen (bijv afhankelijk van de voeding of toepassing).
15
5. DISCUSSIE & CONCLUSIES Vergassing in superkritiek water is een relatief nieuw concept om natte biomassa en resstromen om te zetten in waardevolle produkten. Vanwege de hoge druk en bescheiden temperatuur wordt voornamelijk waterstof en methaan gevormd. Koolmonoxide is nauwelijks aanwezig en kooldioxide kan in geconcentreerde vorm worden afgescheiden. Voor de kortere termijn is toepassing van het proces voor de produktie van SNG interessant; voor de langere termijn kan hiermee duurzaam waterstof worden geproduceerd. Uit beschikbaarheidstudies blijkt dat er een aanzienlijke hoeveelheid natte voedingen/reststromen beschikbaar is in Nederland. Sinds eind jaren ’90 wordt er in Nederland door een aantal partijen actief gewerkt aan de ontwikkeling van het SCW proces. Hiertoe zijn of worden er samenwerkingsprojecten uitgevoerd op nationaal, Europees en mondiaal niveau (geschatte inspanning ca 8 M ). Nederland onderscheidt zich van het buitenland door ook nadrukkelijk te werken aan de ontwikkeling van het totale proces, en zich niet te beperken tot deelaspecten. Een aantal buitenlandse instituten hebben wel een voorsprong m.b.t. de ontwikkeling van specifieke katalysatoren voor dit proces. In Nederland wordt er door verschillende partijen (in verschillende samenstelling) samengewerkt bij de ontwikkeling van het SCW proces. Door de activiteiten op dit gebied in Nederland te structureren zou de ontwikkeling efficienter en kosteneffectiever gemaakt kunnen worden. De benodigde testfaciliteiten voor het SCW proces zijn zeer kostbaar. De ontwikkeling van het proces bevindt zich nog in een beginstadium, en actieve inbreng van marktpartijen lijkt vooralsnog prematuur. Een eerste aanzet tot de uiteindelijke vorming van een consortium zou gegeven kunnen worden door een samenwerkingsverband op te zetten. Dit samenwerkingsverband zou het volgende moeten nastreven: • Afstemming van de ontwikkelingsactiviteiten • Vorming van een gezamenlijke ontwikkelingsstrategie • Informeren en interesseren van marktpartijen en overheid • Vorming van een klankbordgroep • Gezamenlijke nationale en internationale presentatie • Vorming van een consortium op termijn met inbreng van geselecteerde marktpartijen
16
Literatuurlijst [1] Y. Matsunura, T. Minowa, B. Potic, S.R.A. Kersten, W. Prins, W.P.M. van Swaaij, B. van de Beld, D.C. Elliot, G.G. Neuenschwander, A. Kruse, M.J. Antal Jr., Biomass gasification in near- and super-critical water: Status and prospects, submitted to Biomass and Bioenergy, 2004 [2]
Senter – Novem, Resultaten voorverkenning EOS2, juni 2003. Ministerie van Economische Zaken, Rapport Implementatie EOS, februari 2003
[3] J.H. Reith, R.H. Wijffels, H. Barten, Biomethane & Bio-hydrogen, Status and perspectives of biological methane and hydrogen production, 2003, pp 90. [4] M. Vis, Beschikbaarheid van reststromen uit de voedings- en genotmiddelenindustrie voor energieproduktie, BTG Biomass Technology Group bv, juli 2002, Novem project: 2020-0123-03-0003 [5]
Transitie naar een duurzame energiehuidhouding, http://www.ez.nl/default_bel.asp?pagina=energietran
17
Appendix A: Beschrijving Projecten Project nr: 1 Titel: Clean fuel gases from aqueous biomass Looptijd/uitvoering: 1997 - 1998 Partners: SPARQLE, BTG, Callaghan Engineering (Ireland) Budget [k ]: 45 Financiering: EC – Craft (exploratory award) (75%) Korte beschrijving/doelstelling: Haalbaarheidstudie voor de vergassing van natte biomassa en reststromen in superkritiek water. Op basis van conceptueel processtroomschema is een kostenschatting gemaakt voor het produktgas. Een vergelijking is gemaakt met de verbranding-vergassing van dezelfde voedingen. Project nr: 2 Titel: Technische haalbaarheid superkritiek water vergassen Looptijd/uitvoering: 1999-2000 Partners: BTG, TNO-MEP, SPARQLE, Promikron Budget [k ]: 180 Financiering: EET-KIEM (62.5%) Korte beschrijving/doelstelling: Technische haalbaarheid aantonen van de vergassing van biomassa in superkritiek water (proof-of-principle). In het project is een eenvoudige testopstelling gebouwd (~ 3-30 kg/hr voeding) om het principe van de technologie aan te tonen met ethanol en suiker als voeding. Project nr: 3 Titel: Technical feasibility of biomass gasification in a fluidized bed with supercritical water. Looptijd/uitvoering: 2000 - 2003 Partners: Hiroshima University, University of Hawaii, AIST, Universiteit Twente, BTG Budget [k ]: ~ 1 M Financiering: NEDO - Japan (100%) Korte beschrijving/doelstelling: Samenwerkingsproject tussen Japan, USA en Nederland. Nederlandse inbreng betrof de ontwikkeling van een wervelbedreactor voor superkritiek water omstandigheden. In het project hebben BTG en Universiteit Twente een uitgebreide proefinstallatie gerealiseerd. Het initieren van internationale samenwerking was een belangrijke doelstelling van Japanse zijde. Project nr: 4 Titel: Biomass & waste conversion in supercritical water for the production of renewable hydrogen (SuperHydrogen) Looptijd/uitvoering: 2001 - 2005 Partners: BTG, Universiteit Twente, SPARQLE, TNO-MEP, UHDE High Pressure technology (D), Warwick University (UK), Dytech Ltd. (UK). 18
Budget [k ]: 2.5 M Financiering: EC (58 %), Novem-DEN (15%) Korte beschrijving/doelstelling: Het uiteindelijke doel van het project is de demonstratie op pilot-plant schaal (10-30 kg/hr) van de gehele keten van natte biomassa tot zuivere waterstof. Activiteiten betreffen de ontwikkeling van een methodiek voor slurry bereiding, procesontwikkeling, gas upgrading en watertofafscheiding, procesmodellering en basic engineering. Project nr: 5 Titel: Hydrogen rich fuel gas from supercritical water gasification of wine residues and greenhouse rest biomass (WINEGAS) Looptijd/uitvoering: 2002-2003 Partners: SPARQLE, Promikron, BTG, Forschungszentrum Karlsruhe (D), Feluwa (D), Wiesloch Winzerkeller (D), Bauer Kompost (D), Gallaghan Engineering (Ireland), Composteringsbedrijf Zuid-Holland. Budget [k ]: 1 M Financiering: EU-Craft Korte beschrijving/doelstelling: Afvalstromen van de wijnproduktie (Trester) worden nu nog gestort. Verbranding levert problemen op i.v.m. emissies (arseen). Een alternatief is de verwerking van de trester in het superkritiek water vergassingsproces. In het project worden testen uitgevoerd op verschillende schaal. Project nr: 6 Titel: Scarlet Looptijd/uitvoering: 2003 - 2007 Partners: TNO-MEP (penvoerder), SPARQLE International, Promicron, van Vliet Recycling, Hexion, Urschel International, Atlas Copco Compressors, Stork Industry services, LTO Groeiservice Budget [k ]: 2,2 M Financiering: EET, partners Korte beschrijving/doelstelling: Ontwikkeling van het Superkritieke proces voor de omzetting van tuinbouwafval in twee producten, waterstof en CO2 (voor bemesting). Project nr: 7 Titel: Biologische waterstof II Looptijd/uitvoering: 2003-2007 Partners: A&F bv, WUR, TNO-MEP, ECN, RUG, Agromiscanthus bv, Duynie, TechnoInvent, Nedstack bv, Grontmij, Technogrow, SPARQLE Budget [k ]: 5.8 M Financiering: EET, partners Korte beschrijving/doelstelling: waterstofproduktie uit biomassa middels ferementatie. De lignine-fractie (niet bruikbaar in biologische processen) wordt omgezet in superkritiek water voor de produktie van additioneel waterstof.
19
Project nr: 8 Titel: Superschoon Looptijd/uitvoering: 1 september 2003 tot 1 maart 2004 Partners: TNO-MEP(penvoerder), SPARQLE Budget [k ]: 150 k Financiering: Novem-NEO, partners Korte beschrijving/doelstelling: Verwerking van fossiele brandstoffen (olie, benzine, diesel) voor de productie van elektriciteit en onder afscheiding van CO2 (schoon fosiel). Project nr: 9 Titel: SuperDiesel: “Ontwikkeling van een superkritische diesel reformer in een hybride brandstofcelsysteem” Looptijd/uitvoering: 2003-2006 Partners: TNO-MEP, Koninlijke Marine, SPARQLE en Universiteit Twente (Thermische Werktuigbouwkunde)… Budget [k ]: 600 Financiering: SENTER-EDI (50-60%) Korte beschrijving/doelstelling: Het ontwikkelen, testen en modelleren van een hybride systeem waarin de reforming van diesel plaats vindt in superkritisch water. Het waterstofrijke gas dat hierbij ontstaat zal na eventuele procesgeïntegreerde reiniging toegevoerd worden aan een brandstofcel. De geproduceerde elektriciteit wordt vervolgens gebruikt of opgeslagen in een accu. Project nr: 10 Titel: Produktie van SNG/CNG via vergassing van natte biomassa in superkritiek water Looptijd/uitvoering: 2003-2004 Partners: BTG, Cogas Almelo, DutCH4 Budget [k ]: 50 Financiering: Novem-NEO (90%) Korte beschrijving/doelstelling: Evaluatie van superkritiek water vergassingsproces specifiek voor de produktie van SNG (bijmengen) en CNG (toepassing in auto’s). Enerzijds wordt gekeken naar de technische mogelijkheden van het proces, anderzijds naar de technische en economische randvoorwaarden vanuit de markt. Project nr: 11 Titel: Bio-H2 Looptijd/uitvoering: 2003 Partners: ECN Budget [k ]: 70 Financiering: Novem (50%)
20
Korte beschrijving/doelstelling: Technisch, economisch en ecologische evaluatie van verschillende processen-technieken om waterstof te produceren uit o.a biomassa. Een van de technieken die hierbij geevalueerd is, is superkritiek water vergassen. Project nr: 12 Titel: Biocon Looptijd/uitvoering: Partners: Universiteit Twente, Technische Universiteit Delft, Japanse partners Budget [k ]: Financiering: Senter/NOW, Shell (Nederlandse inbreng) Korte beschrijving/doelstelling: project betreft een samenwerking tussen Nederlandse en Japanse Universiteiten. Totale project bestaat uit verschillende specifieke projecten, waarbij de Universiteit Twente een project uitvoerd op het gebied van superkritiek water vergassen. Project nr: 13 Titel: SNG productie door middel van superkritische vergassing van biomassa Looptijd/uitvoering: 2003-2004 Partners: ECN, Universiteit Twente Budget [k ]: 50 Financiering: Novem (NEO) (90%) Korte beschrijving/doelstelling: Uitvoeren van een milieutechnische- en financieeleconomische evaluatie van een innovatieve technologie voor de productie van “Groen aardgas” (SNG) uit relatief “natte” biomassa(rest)stromen middels het concept van superkritische vergassing.
21
Appendix B: Partijen: Interesses, Faciliteiten & expertise Bedrijf-instituut: BTG biomass technology group bv, Enschede Contactpersoon: Bert van de Beld;
[email protected]; +31-53-486 2288 Projecten: 1, 2, 3, 4, 5, 10 (subcontract 6, 7) Faciliteiten: Continue pilot-plant (50:50 met Universiteit Twente), Continue benchscale unit Interesses/expertise: Procesontwikkeling, basic engineering, systeemevaluatie, marktintroductie, produktie waterstof en SNG. Bedrijf-instituut: SPARQLE International bv, Hengelo Contactpersoon: Jo Penninger, Projecten: 1, 2, 4, 5, 6, 7 en 8 Faciliteiten: geen technische faciliteiten Interesses/expertise: modellering processystemen, hoge technieken, chemie van organica in superkritiek water.
druk
experimentele
Bedrijf-instituut: Universiteit Twente – Thermal Biomass…Group Contactpersoon: Sascha Kertsen Projecten: 3, 4 en 12 Faciliteiten: micro-scale opstellingen zowel batch als continue, capillair techniek, pilot-plant installatie (zie ook BTG), Interesses/expertise: Produkten: methaanrijk gas, waterstofrijk gas en olie en waxen (sub kritische omstandigheden). Reactor- en procesontwikkeling, gebruik van katalysatoren,.. Bedrijf-instituut: TNO – MEP, Apeldoorn Contactpersoon: Jan Zeevalkink,
[email protected], +31 55 5493744 Projecten: 2, 4, 6, 8 en 9 Faciliteiten: TNO-MEP beschikt over twee continue pilot installaties waarmee procesonderzoek kan worden uitgevoerd. Daarnaast over analysefaciliteiten en faciliteiten waarmee de waterstofopwerking kan worden onderzocht. Interesses/expertise: De ontwikkeling bij TNO-MEP is vooral gericht op de productie van waterstof of methaanrijk gas met behulp van superkritieke vergassing waarbij zowel biomassa als fossiele brandstoffen het uitgangsmateriaal kunnen zijn. De activiteiten met betrekking tot superkritieke vergassing richten zich momenteel op de voorbehandeling van biomassa, onderzoek aan het proces zelf, integratie in een totaal systeem, en de modellering ervan. Daarnaast heeft TNO-MEP kennis in huis met betrekking tot scheidingstechnieken voor de opwerking van waterstof uit het gasproduct. 22
Ook vindt er bij TNO-MEP onderzoek plaats betreffende reacties tussen water en biomassa bij andere temperatuur niveaus. Dit betreft, bij 200 °C, de ontsluiting van biomassa ten behoeve van ethanol en melkzuurproductie en, bij 350 °C, de productie van vloeibaar een product (HTU-olie).
Bedrijf-instituut: ECN – Energie Centrum Nederland, Petten Contactpersoon: Katrien Hemmes. Projecten: 11 + 13 Faciliteiten: Interesses/expertise: Gasreiniging en upgrading, systeemanalyses, modellering, infrastructurele inbeddings (productinfrastructuur en producttoepassing)
analyse
23
