1,8 miljoner kronor till Energi- och Processteknik

Forskargruppen vid det nyetablerade verksamhetsområdet Energi- och Processteknik (EPT) vid Umeå universitet studerar hur tungmetaller och andra miljö- och processtörande element beter sig i termiska energi- och återvinningsprocesser. Elementen återfinns i såväl hushållsavfall och industriella restprodukter som i biobränslen och torv. Kemiska institutionen har sedan tidigare en imponerande samling avancerade instrument för analys av de kondenserade produkter som bildas vid energi- och återvinningsprocesser. Men instrument för identifiering och kvantifiering av kondenserbara gasformiga ämnen (t ex metallångor) i processerna har saknats. EPT har nu tillsammans med en leverantör av masspektrometrar utvecklat ett förbättrat MBMS-instrument. Instrumentet gör det möjligt att identifiera avgångsformer för de olika elementen direkt från brinnande partiklar, liksom att utföra icke-förstörande provtagning direkt i processerna.

Flertalet av de element som forskargruppen undersöker är flyktiga, d v s de övergår i gasform vid typiska processtemperaturer i anläggningar för förbränning, förgasning och pyrolys. Detta medför ofta att de antingen kondenserar på fel ställen i anläggningarna och ställer till besvärande driftsrelaterade problem, eller bildar mycket små partiklar som är svåra att fånga upp med filter. Partiklarna tränger djupt ned i andningsvägarna på personer som exponeras för dessa utsläpp. Den molekylära formen är här avgörande för såväl beteendet i anläggningarna som för biotillgänglighet och giftighetsgraden hos de utsläppta produkterna. Ökad kunskap inom området är därför kritiskt, både för att lyckas utveckla framtida processer för produktion av el och drivmedel ur våra förnyelsebara biobränslen och för att minska påverkan på miljö och hälsa från energiåtervinningsprocesser baserade på avfallsbränslen och restprodukter.

Forskargruppen har sedan länge utvecklat och förbättrat processkemiska modeller och lyckats väl med detta. De har också en lång erfarenhet av att noggrant bestämma grundläggande termokemiska data. Gruppen håller hög internationell standard vad gäller reaktordesign och tillgänglig processkemisk försöksutrustning.

National Renewable Energy Laboratory i Colorado (NREL), USA var banbrytande i utvecklingen och användningen av MBMS-teknik för kondenserbara gaser. EPT inledde därför ett fruktbart samarbete redan 1997 med NREL. För tre år sedan identifierades t ex kromoxohydroxid för första gången som en flyktig förening i krominnehållande förbränningsatmosfärer. Förflyktigande av krom är ett problem för högtemperaturbeständighet hos kromlegerade stål och vid förbränning av t ex tryckimpregnerat virke som kan få allvarliga miljö- och hälsokonsekvenser. På motsvarande sätt identifierades kaliumcyanat från kalium- och kväverika bränslen, potentiellt viktigt både för kväveoxidemissioner och för driftsproblem. Ännu så länge har dock varken initiala avgångsformerna eller validerade processkemiska modeller för krom, kalium såväl som för de flesta andra spårelement kunnat bestämmas, framför allt p g a avsaknaden av anpassade instrument och försöksuppställningar.
– Med våra befintliga och nyutvecklade reaktorer och det nya instrumentet, har vi unika förutsättningar för att lyckas med det vi förutsatt oss, att bli först med att bestämma och presentera validerade processkemiska modeller för de viktigaste spårelementen. Därmed kan vi bli världsledande inom en liten men viktig del av molekylär process- och miljörelaterad forskning, säger Anders Nordin.

Kontaktinformation
För ytterligare information, kontakta:
Anders Nordin, professor vid energi- och processteknik
Telefon: 090-786 52 64
E-post: anders.nordin@chem.umu.se