Tidigare outnyttjat organiskt avfall kan omvandlas till biobränsle, med teknik utvecklad av forskare från EU BIOGO-projektet.

Mer än fyra miljarder ton råolja produceras varje år. El från vind, sol- och vattenkraftverk kan inte helt ersätta fossila energikällor. I bästa fall, förnybara energikällor kan täcka den energi som behövs för att driva alla elbilar och för att generera vätgas för bränslecellsfordon. Även då, bensin skulle fortfarande behövas för att driva förbränningsmotorer, som kommer att fungera i decennier framöver. Det enda hållbara sättet att hålla oss rörliga är att ersätta denna bensin med alternativa bränslen.

Forskare vid Fraunhofer Institute for Microengineering and Microsystems IMM, arbetar tillsammans med tolv forskargrupper från sju länder i EU-projektet BIOGO, har utvecklat en teknik för att producera just ett sådant miljövänligt biobränsle. Det nya bränslets ingredienser kommer från skogar:"Träavfall och trädbark finns i stora mängder i hela Europa men, tills nu, har alla ignorerats som en resurs. Det gör dem till en idealisk råvara, eftersom de inte behöver odlas speciellt och därför inte kommer att konkurrera med livsmedelsproduktion, " förklarar professor Gunther Kolb från Fraunhofer IMM, som koordinerade EU-projektet. Vad mer, att använda träavfall är klimatneutralt, eftersom omvandling av det till bränsle för förbränning bara frigör koldioxid som träden tidigare utvann från atmosfären när de växte. Med andra ord, inga ytterligare växthusgaser släpps ut i atmosfären. Dessutom, bränslet kan genereras från träavfall varhelst träd växer. Till skillnad från petroleum, det behöver inte transporteras först från källan till raffinaderier och sedan vidare till bensinstationer. "En viktig komponent i BIOGO-konceptet är decentraliserad produktion, " säger Kolb. "För att uppnå detta, Vi har utvecklat mobila produktionsenheter som kan placeras i containrar och installeras där de behövs."

Mobila produktionsenheter

En ny prototyp för biobränsleanläggning står på gården bakom Fraunhofer-institutet. Avfallsprodukter från träindustrin förvandlas i den vita behållaren till högkvalitativ bensin.

"Målet med BIOGO-projektet var att utveckla en anläggning som kunde passa i en 40-fots container med standardmått på 12 x 3 x 3 meter, och som skulle kunna rymma alla förfarande- och bearbetningssteg, " är hur Kolb förklarar resultatet av fyra år av intensiv forskning och utveckling. "Samtidigt, vi var tvungna att göra tillverkningsprocessen så miljövänlig och resurseffektiv som möjligt.

I ett första processskede, utvecklad av det italienska företaget Spike Renewables, träavfallet värms upp för att bilda en mörk, viskös pyrolysolja. Detta kan vidarebearbetas i den mobila anläggningen. Reaktionskamrarna för detta ändamål, kallas mikroreaktorer, har utvecklats av forskare vid Fraunhofer-institutet i Mainz. Den första reaktorn omvandlar pyrolysoljan till syntesgas genom att tillföra värme, luft, och ånga. Denna gas används för att producera metanol i det andra steget. Extrahera syret från detta, resulterar i syntetisk bensin. "Utmaningen var att optimera processen så att vi skulle sluta med ett bränsle som är kemiskt omöjligt att skilja från vanlig bensin, säger Kolb.

Nanokatalysatorer sparar resurser

Katalysatorer behövs för att påskynda de kemiska reaktionerna. Tills nu, stora mängder ädelmetaller och sällsynta jordartsmetaller krävdes för att producera sådana katalysatorer. I BIOGO-projektet, forskare vid Teer Coatings utvecklade en metod för att applicera små kluster av katalytiskt aktiva ämnen på ytor. Detta producerar högpresterande nanokatalysatorer som sparar resurser.

Det sista steget som behövdes för att utveckla den mobila produktionsanläggningen var att integrera hela tekniken i en container som klarar alla säkerhets- och brandskyddskrav. Fraunhofer-forskare tillsammans med Microinnova, en österrikisk partner i projektet, tillhandahållit ingenjörsexpertisen för anläggningarna. EcoTrainer@-behållartekniken utvecklades av företaget Evonik. Prototypen designades för att rymma ännu större reaktorer. Under de kommande åren, BIOGO-teamen planerar att vidareutveckla anläggningen, med målet att producera så mycket som 1000 liter ekobränsle per dag.

Kommer vi sannolikt att se bensin försvinna från bensinstationer och säljas i skogen vid sidan av containrar? "Det beror på de politiska omständigheterna, " säger Kolb. "Så länge oljepriset ligger kvar på sin nuvarande nivå, den nya tekniken kommer inte att kunna konkurrera. Nyckelfrågan blir om vi i Europa verkligen vill gå bort från fossila råvaror och är beredda att undanta ekobränslen från skatt eller subventionera deras produktion."

Tack vare BIOGO, kompetensen för att producera hållbart bränsle finns. Eftersom det träbaserade bränslet har samma kemiska egenskaper som vanlig bensin, det nya råmaterialet kan antingen blandas in i bensin eller gradvis ersätta det helt. Sålänge, forskargruppen från Mainz hoppas också kunna använda de decentraliserade och flexibla behållarna för andra tillämpningar:den kemiska och petrokemiska industrin, till exempel, har visat stort intresse för minifabrikskonceptet. Kemiföretag skulle kunna använda behållare för att göra sina processer mer flexibla och för att reagera snabbare på sina kunders behov.