丹麥科技大學新一代熱裂解生質能技術,打造潔淨綠能燃料

作者 | 發布日期 2018 年 04 月 02 日 14:52 | 分類 尖端科技 , 能源科技 follow us in feedly

隨著氣候變遷日益嚴重,各國皆努力找出化石燃料替代品,為地球盡一分心力,但目前化石燃料仍然是世界主要燃料,其占歐洲運輸碳排量約 20%,美國則是 26%,如要進一步將排碳量降低,除了發展節能汽車,還得找出綠能且轉換效率高的替代燃料。




身為備選方案的生質燃料,其利用玉米、木頭、稻草與有機肥等生物質,透過萃取或是轉化成生物燃料,雖然是個夠良好的替代能源,但轉換效率還是無法與傳統比擬,因此丹麥科技大學(DTU)正致力於提升效率與讓該技術更加環保。

初代生質能是利用玉米、甘蔗與植物油做為材料,但這些東西都可以食用,會有浪費食物的疑慮,且其發展潛力也很有限。

而第二代生物材料對地球比較友善,採用不可食用的生物質,例如木材、稻草和農牧廢棄物,這類生物質多由纖維或木質組成,在發酵過程中會轉換成醇,雖然可與汽油混合,或進一步加工成碳氫化合物,但其潛在能量只有 35%,無法充分發揮這些生物質的潛力。且二代生質能主要產生含水酒精溶液,其酒精濃度與啤酒類似,尚需要其他機器與能量來蒸餾酒精。

因此 DTU 為了更善加利用生物質材料,將生物油與氫氣反應,讓其變成柴油與汽油混合體。團隊採用催化劑加氫熱裂解(catalytic hydropyrolysis)方法,結合熱解法(pyrolysis method)與氫催化劑,在缺氧、高溫情況下加熱廢棄物,並產生瓦斯、煤炭等易燃物。

其運作模式是將固體生物質投入反應爐中,而氫氣會被運送到反應爐底部,加速生物質的循環,生物油分子也能盡快與氫氣產生反應,可防止分子形成焦碳與避免催化劑失去活性。

該反應爐的生產物只有油和水,而這兩項物質不會混合,所以省去以往的蒸餾步驟,且過程也只會產生輕質氣體,包括甲烷、乙烷和丙烷與大量的一氧化碳和二氧化碳。而後兩者可以再次與氫氣生成甲烷,並用於製成沼氣。

而催化劑加氫熱裂解也可以與其他再生能源結合,可以利用電解水方式製造氫氣,在綠能生產過剩時可以提供電力來製造氫氣。

目前團隊已利用山毛櫸做為潛在生物質,成功萃取 58% 並轉換成生物油,比傳統的 35% 高出許多。而團隊也進行電腦模擬測試,當電力和生物質轉化為生物油與沼氣時,能源產量最高可以達到 87%。

(本文由 EnergyTrend 授權轉載;首圖為示意圖,來源:Flickr/Jonas Löwgren CC BY 2.0)