Nya metoder för att använda ”svår” biomassa för energiproduktion

Det finns många uttalade mål om att öka andelen förnyelsebar energi i världen. Den största delen av förnyelsebar energi inom EU kommer från biomassa, och då ofta genom förbränning. Det är inte lätt att ersätta det fossila bränsle som används i befintliga förbränningsanläggningar – med biomassa. Det beror på att biomassa dels har en väldigt varierande sammansättning, främst i det oorganiska innehållet som bildar aska, och dels ett lägre energivärde. De grundämnen som bildar aska kan ge stora driftsproblem, vilket beror på att askan bildar smältor som stelnar till hårda stenliknande klumpar eller att askan bildar tjocka, korrosiva beläggningar. Det medför stora kostnader för samhället.

– Fosfor har visat sig vara väldigt viktigt för hur det oorganiska innehållet, askan, i olika biomassor beter sig. Genom att förstå varför askan beter sig som den gör kan man öka användandet av den ”svåra” biomassan. Det långsiktiga målet är att förstå hur det oorganiska innehållet förändras under tiden som bränslet brinner, så att man kan rena bort skadliga grundämnen från den fosforrika delen av askan redan i förbränningssteget, säger Nils Skoglund.

I sina studier har Nils Skoglund identifierat vilka föreningar som bildas vid förbränning med hjälp av bland annat elektronmikroskop och röntgendiffraktion. Askan har forskarna tagit från experiment som gjorts vid Umeå universitet men också från mätningar ute i stora förbränningsanläggningar vid flera platser i Sverige. Vid universitetets Thermochemical Energy Conversion Laboratory finns avancerad teknik för experiment med olika förbränningsmetoder.

Nils Skoglund menar att mer kunskap i förlängningen kan leda till att samma kvadratmeter åkermark skulle kunna användas för att odla både mat och ta fram energi. I och med att den bildade askan också innehåller ganska stora mängder fosfor är den extra intressant för att återföra till den odlade marken i form av gödningsmedel. Sameldning av biomassa som kommer från jordbruket tillsammans med andra restströmmar är också möjlig.

– Genom att veta vilka föreningar som man vill – och inte vill – ska bildas när man eldar så kan man välja vilka biomassor som bör blandas. Det ger stora möjligheter att öka användningen av förnybar energi i samhället samtidigt som näringsämnen kan återföras genom askan.

Slameldning har redan väckt intresse från företag och organisationer utanför universitetet. Försök i fullskala har genomförts där man också tittat på möjligheten till fosforåtervinning från den aska som bildades, i det fallet genom upparbetning till vanliga kemiska gödningsmedel.

Torsdagen den 5 juni försvarar Nils Skoglund, institutionen för tillämpad fysik och elektronik vid Umeå universitet, sin avhandling Ash chemistry and fuel design focusing on combustion of phosphorus-rich biomass med den svenska titeln Askkemi och bränsledesign fokuserat på förbränning av fosforrika bränslen.