在芬蘭，VTT技術(shù)研究中心開發(fā)了一種基于氣化的新技術(shù)。該中心表示，這種技術(shù)提供了一種可持續(xù)的方式，可以將森林工業(yè)的副產(chǎn)品，如樹皮、鋸末和其他廢棄物，轉(zhuǎn)化為運輸用的生物燃料和生物化學(xué)品。這項新技術(shù)比化石燃料減少了大約90%的二氧化碳排放。
雖然生物質(zhì)氣化本身并不新鮮，但VTT的新方法利用氣化將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為中間產(chǎn)品——液態(tài)碳氫化合物、甲醇或甲烷——并與公共區(qū)域供熱(DH)工廠或森林工業(yè)發(fā)電廠整合在一起。這些中間產(chǎn)品在煉油廠進一步加工，制成可再生燃料或化學(xué)品。
VTT在最近完成的BTL2030項目中開發(fā)并試驗了新的氣化過程，并基于該技術(shù)評估了工廠的競爭力。項目小組開發(fā)的分布式發(fā)電過程有效利用了生物質(zhì)蘊含的能量。
大約55%的能源被轉(zhuǎn)化為運輸用生物燃料，另外20%到25%的能源可以用來提供地區(qū)供暖或為工業(yè)生產(chǎn)蒸汽。這項新技術(shù)比化石燃料減少了大約90%的二氧化碳排放。
規(guī)模越小，整體效率越高
該工藝采用VTT低壓、低溫蒸汽氣化技術(shù)，簡化了氣體凈化和小規(guī)模工業(yè)合成。由于這種小規(guī)模的方法，該過程產(chǎn)生的熱量可以全年使用，該過程可以用當?shù)氐膹U物作為燃料。
2013年底，哥德堡能源公司在瑞典哥德堡啟動了一個獨特的20MW生物質(zhì)氣化示范工廠GoBiGas 1項目，利用木質(zhì)生物質(zhì)生產(chǎn)生物甲烷。2018年4月，該設(shè)施在項目運營成功后關(guān)閉。
芬蘭以前的計劃涉及相當大的以氣化為基礎(chǔ)的工廠生產(chǎn)可再生柴油，這些柴油的原材料需求無法由來自當?shù)氐膹U棄物來滿足。此外，根據(jù)VTT的說法，不可能充分利用大型工廠的副產(chǎn)品，因此能源效率很容易低于60%。
計劃在歐洲建設(shè)的300MW以上的大型氣化廠還沒有一個真正建成。事實證明，近10億歐元的投資以及與新技術(shù)相關(guān)的風(fēng)險是一個無法逾越的障礙。VTT的高級首席科學(xué)家Esa Kurkela解釋說：“我們的解決方案規(guī)模較小，因此更容易獲得資金，用于建設(shè)基于新技術(shù)的第一座工廠。”
成本競爭力
除VTT外，BTL2030項目聯(lián)合體的合作伙伴包括匈牙利的Fortum Oyj、Gasum Oy、Helen Oy、Kumera Corporation、氣化技術(shù)公司、Oy Brynolf Gronmark Ab、AF-Consult Ltd、Oy Woikoski Ab、Dasos Capital Oy、Kokkolanseudun Kehitys Oy和MOL Group。
該小組估計，用家庭廢物制造的運輸燃料的生產(chǎn)成本為每升汽柴油0.8-1歐元。隨著競爭對手的原材料成本的增加，新技術(shù)的競爭力將大大增強，預(yù)計至少從2030年起，這一過程將具有高度競爭力。
該項目包括規(guī)劃從試點發(fā)展到示范的道路，并與參與的企業(yè)共同將技術(shù)商業(yè)化。在短期內(nèi)，這項新技術(shù)的最終競爭力取決于原油和二氧化碳配額的價格以及可再生運輸燃料的稅收。
顯著的技術(shù)出口潛力
根據(jù)國際能源署的《可再生能源2018年市場分析與預(yù)測——至2023年》，生物質(zhì)能源將是2018年至2023年間增長最快的可再生能源形式。從長遠來看，要把全球變暖控制在2攝氏度以內(nèi)，生物質(zhì)能源對全球能源消耗的貢獻就必須翻兩番，從目前的4.5%提高到2060年的17%左右。
據(jù)VTT估計，除其他措施外，到2030年，芬蘭將需要占交通行業(yè)能源消耗30%的可持續(xù)生物燃料。用生活垃圾可以滿足一半的原料需求，這需要5-10個當?shù)鼐C合能源生產(chǎn)工廠。
歐盟委員會最近通過的可再生能源指令I(lǐng)I (REDII)為高級生物燃料設(shè)定了3.6%的目標，相當于1100萬噸石油當量，這意味著僅在歐洲就需要大約200家生物質(zhì)氣化工廠。
Fortum Otso(“熊”)生物油是由其位于Joensuu的熱電聯(lián)產(chǎn)(CHP)工廠生產(chǎn)的。自2013年投產(chǎn)以來，生物油采用可再生木材為原料，采用快速熱解技術(shù)生產(chǎn)(照片由Fortum提供)。
除運輸燃料外，生物質(zhì)氣化技術(shù)還可用于生產(chǎn)可再生原料，在各種化工過程中替代石油和天然氣。另一方面，合成氣的應(yīng)用可以幫助實現(xiàn)若干循環(huán)經(jīng)濟目標，例如塑料和其他包裝材料的閉環(huán)回收。
繼續(xù)通過歐盟項目研發(fā)
該氣化技術(shù)項目的研發(fā)將繼續(xù)通過VTT協(xié)調(diào)的兩個歐盟地平線2020項目(Horizon 2020)來實施。這些項目的重點是氣體凈化和提高合成技術(shù)的效率，目的是在芬蘭埃斯波VTT的Bioruukki試點中心展示整個生物燃料鏈的性能。
第一個項目是運輸燃料致密氣化和合成工藝(COMSYN)，目的是開發(fā)現(xiàn)代化的、集約化的反應(yīng)堆，與設(shè)備規(guī)模相比，這種反應(yīng)堆具有較高的生產(chǎn)率。
正在開發(fā)的第二個項目是電力、熱力和運輸燃料的柔性聯(lián)合生產(chǎn)(FlexCHX)，這是一種基于生物質(zhì)能和太陽能、風(fēng)能的柔性混合工藝，既可以僅靠生物質(zhì)能運行，也可以通過電解來提高產(chǎn)量。
