Conversia Biomasei în Hidrocarburi

1. Introducere

În prezent, o mare parte din necesarul de energie din lume este acoperită de combustibilii fosili tradiţionali, cum ar fi petrolul şi gazele naturale. S-a estimat că cererea de energie la nivel mondial va continua să crească din cauza creţterii populaţiei lumii. Cu toate acestea, ca urmare a rezervelor limitate, combustibili fosili vor fi epuizaţi în viitorul apropiat, aşa cum se arată în figura 1, fapt care face necesară căutarea de surse alternative de energie.

Figura 1. Estimarea cererii de energie şi producţia de combustibili fosili la nivel mondial.

În scopul de a veni în întâmpinarea nevoilor globale de energie, asigurarea securităţii energetice şi protecţiei mediului, s-au făcut multe eforturi pentru dezvoltarea biocombustibililor din surse regenerabile.

Producţia de combustibili cum ar fi benzina, motorina si kerosenul, din surse regenerabile, folosind conversia biomasei în lichid prin sinteză Fischer-Tropsch Sinteza (BTL-FT) a câştigat o atenţie sporită în ultimii ani. Combustibilii regenerabili din BTL-FT sunt de obicei mult mai ecologici, cu conţinut foarte mic sulf şi alţi compuşi nedoriţi sau chiar fără aceste elemente. În acest sens, aceşti combustibili pot satisface cu uşurinţă reglementările viitoare mai stricte de mediu

În procesul BTL-FT, biomasa, cum ar fi lemnul, este în primul rând gazeificată cu aer, oxigen, şi / sau abur pentru a produce biogaz folosit apoi în sinteză. Ulterior biogazul de sinteză astfel obţinut este supus unui proces de purificare pentru a îndepărta anumite impurităţi.

Biogazul care rezultă din gazeificarea biomasei conţine CO, H2, CO2, CH4, N2 în diferite proporţii. În medie, biogazul de sinteză de la un gazeificator cu circulaţie descendentă, cu aer ca oxidant conţine 22,16% CO, 17,55% H2, 11,89% CO2, 3,07% CH4, cu N2.

Sinteza Fischer-Tropsch (FTS) este procesul de obţinere de hidrocarburi lichide din biogaz de sinteză (CO şi H2). Materia primă poate fi: gaz natural, biogazul, etc. Catalizatorii FTS sunt Fe, Co, şi catalizatori pe bază de Ni.

În general, există trei etape principale la conversia biomasei în hidrocarburi lichide prin sinteză Fischer-Tropsch (BTL-FT). Biomasa este în primul rând convertit în biogaz de sinteză prin gazeificare. Într-o a doua etapă, un proces de purificare este aplicat biogazului de sinteză, pentru a îndepărta impurităţile, rezultând un biogaz curat, care îndeplineşte cerinţele de sinteză. În cele din urmă, biogazul de sinteză este condus într-un reactor catalitic Fischer-Tropsch pentru a producţia de biocombustibili. Fluxul de proces BTL-FT este prezentat în figura 2.

Figura 2. Fluxul procesului BTL-FT.

Jin, H.; Fei, Y.; Yongwu, L. Application of Fischer–Tropsch Synthesis in Biomass to Liquid Conversion. Catalysts 2012, 2, 303-326