Productie van chemicaliën, biotransportbrandstoffen en materialen uit biomassa
B.F. van Egmond Energieonderzoek Centrum Nederland Materials, Testing & Analysis Rotterdam, 1 oktober 2013
Inhoud • ECN • Materials Testing & Analysis labs • Onderzoek en analysetechnieken biomassa producten Bioraffinage Pyrolyse van biomassa Karakterisering van biomassa met Pyrolyse GCMS Bioraffinage ECN organosolv proces
•
Vragen?
Energieonderzoek Centrum Nederland • Missie: – Met en voor de markt ontwikkelen wij kennis en technologie die een transitie naar een duurzame energiehuishouding mogelijk maken.
• Expertises: – – – – –
Biomass & Energy Efficiency Solar Energy Wind Energy Policy Studies Environment & Energy Engineering
ECN • Onafhankelijk onderzoeksinstituut • ~600 medewerkers • Locaties: - Petten - Amsterdam - Eindhoven - Brussel - Peking
ECN - Materials, Testing & Analysis Fysische karakterisering
Natchemische analyse
Organisch chemisch analyse
Thermische analyse Gasadsorptie Rheologie
Brandstof-en milieu analyse
Gas Chromatografie PFPD MS FID Pyrolyse GCMS
Materiaal karakterisering Electronenmicroscoop (SEM) Infrarood (FTIR)
Schadeonderzoek Corrosieonderzoek
Calorische waarde Element analysis C H N S O IC (anionen) EOX (halogenen) CZV (Chemisch zuurstof verbruik) ICP ICP-MS
On-line analyse met o.a. micro-GC’s, diverse gasmonitoren
HPLC HPAED-PAD
Bioraffinage – Pyrolyse van Biomassa productie van pyrolyse olie / chemicalien
Bioraffinage – Pyrolyse van Biomassa Analyse van pyrolyse producten met GC/MS Sample extracten in isopropanol Wasfles bemonstering GC WAX-kolom, GC/MS analyse van: Organic acids acetic acid, formic acid, levulinic acid) Aldehydes furfural, HMF, Syringaldehyde, etc. Phenols Phenol, cresol, guaiacol, eugenol, etc. Levoglucosan
Bioraffinage – Pyrolyse van Biomassa Analyse van pyrolyse producten met GC/MS
Lignine pyrolyse
Pyrolyse - GCMS Screening van pyrolyse producten met GC/MS
Pyrolyse module
• • • • •
Pyrolyse van hout, lignine, zeewier, steenkool, etc. Typisch inweeg 0.5 – 1 mg Pyrolyse temperatuur programeerbaar tot 1000°C Focussering op PTV GCMS analyse
Sample holders
Pyrolyse – GCMS – Steenkool 600° Wasfles bemonstering bij pyrolyse installatie
Resultaten komen goed overeen, PyrGCMS is goede screening
TIC Full scan
Direct pyrolyse GCMS analyse (0.5mg)
Pyrolyse – GCMS – Steenkool 600° Wasfles bemonstering bij pyrolyse installatie
M57 ≡ alkanes, alkenes etc.)
Direct pyrolyse GCMS analyse (0.5mg)
Bioraffinage - ECN Organosolv Proces
Bioraffinage - ECN Organosolv Proces Solvent recycling
Lignocellulose Solvent
Organosolv
Lignin separation
Water (+ catalyst)
Solvent separation
Hemicellulose (derivatives)
Cellulose (S) Lignin (S) (to enzymatic hydrolysis)
Typische procescondities: Ethanol-water (50-70% w/w), H2SO4 (0-5% w/w biomassa), 160-200 °C, 30-120 min.
Bioraffinage - ECN Organosolv Proces Analyse van monosaccharides, alkylsaccharides met Anion Exchange Chromatography High Performance Anion-Exchange Chromatography Pulsed Amperometric Detection (HPAED-PAD) Kolom: CarboPac PA1 / CarboPac MA1 Eluens: 100% H2O tot 800mM NaOH Analyse van samples voor en na hydrolyse
Bioraffinage - ECN Organosolv Proces Analyse van monosaccharides, alkylsaccharides met Anion Exchange Chromatography ED_1
G a la ctu r o n ic a cid
200
-21 1,0
IS ( La cto se)
X ylo se
G lu cose
400
G a lactose
R h a m no se A r a b in o se
600
L - G u lu r o no 6 - .3 G lu cuDr-on a cid m aicnn u r on ic 6 .3
800
cal 2
Fu cose
m a n nito l
1.072 130516 SEAWEED DEEL 1 #19 [modified by ecnna] nC
min 4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
14,0
16,0
18,0
20,0
22,0
24,0
26,0
28,0
30,0
32,0
34,0
36,0
39,5
Bioraffinage - ECN Organosolv Proces Analyse van organisch zuren en cellulose afbraakproducten met HPLC-RI-UV254 HPLC met refractive index en UV detectie Kolom: Aminex HPX-87H Eluens: 5mM H2SO4 isocratisch organic acids: formic acid, acetic acid, levulinic acid. 2-Furaldehyde 5-(hydroxymethyl)-2-Furaldehyde
Bioraffinage - ECN Organosolv Proces Analyse van organisch zuren en cellulose afbraakproducten met HPLC-RI-UV254
Tot slot Bij het onderzoek naar de productie van chemicaliën uit biomassa is chemische analyse essentiëel, zowel op het lab als bij de testopstellingen. De verschillende analysetechnieken worden flexibel ingezet om het ECN onderzoek zo goed mogelijk te ondersteunen.
Dank voor uw aandacht!
Voor meer informatie:
[email protected]
ECN Westerduinweg 3 1755 LE Petten The Netherlands
P.O. Box 1 1755 ZG Petten The Netherlands
T +31 224 56 49 49 F +31 224 56 44 80
[email protected] www.ecn.nl
