TNO's superkritische watervergasser maakt snel waterstof uit natte biomassa

Bij TNO staat een testopstelling die vochtige, vermalen biomassa binnen een paar minuten onder hoge druk en temperatuur (300 bar en 600 graden) kan omzetten in waterstof en methaan. Dit gebeurt in een waterige omgeving (80 tot 95 procent water) waarbij de biomassa in superkritisch water wordt ontleed tot deze eindproducten en kooldioxide. Na deze behandeling komen die gassen onder hoge druk weer vrij wat zeer handig is bij de meeste chemische processen. Met de superkritische watervergasser, ook wel multifuel processor genoemd is het ook mogelijk de hoeveelheid waterstof ten opzichte van methaan te regelen, hogere temperatuur levert meer waterstof en lagere temperatuur meer methaan. Daarmee is deze productiemethode zeer geschikt voor het afvullen van de nieuwste generatie waterstoftanks op basis van koolstof-nanovezels, zie:

http://www.neoweb.nl/forum2/index.php/topic,4234.0.html

Soorten biomassa kunnen zijn: afvalolie, afgedankt frituurvet, rioolslib, mest en tot pulp gemaakte hout- gras- en snoeiafval.

Links:
http://www.biosng.com/fileadmin/biosng/user/documents/reports/c04107.pdf
http://tekstprofessionals.nl/Utilities

Das een mooi project. Toch weer onze TNO!! 

Zijn er ook cijfers bekend over 'input' en 'output'?
Levert het meer energie op dan erin gaat?
Hoe staat het met de input/output in vergelijking met andere systemen die waterstof en methaan maken uit ruwe producten.

Zoals je hebt kunnen lezen op die sites bedraagt het rendement energieomzetting tot 85 procent, de overige percentage wordt dus gebruikt voor de aandrijving van de vergasser zelf. Bij andere vormen van waterstofproductie zoals simpele elektrolyse van water is de energie-output zeker kleiner dan de input, men kan dit verbeteren met behulp van bacteriën in afvalwater, daarbij worden ook organische stoffen omgezet in waterstof. Maar bij veel biomassa tot methaan omzettingen is vaak warmte nodig voor optimale vergisting en energie voor roerwerken en gasreiniging om de gevormde methaan te ontdoen van bijvoorbeeld CO₂. Met de multifuel processor kan de onder hoge druk uittredende gassen turbines aangedreven worden en de warmte hergebruikt. Het beste is natuurlijk groene stroom gebruiken voor de aandrijving van de multifuelprocessor bij overschotten van wind- en zonneenergie.

een rendement van 85% is zeker niet slecht!

Het is eigenlijk een soort uitgestelde verbranding. Waarbij de CO2 al van te voren wordt gevormd en daarmee nog is af te vangen.

Als we nu nog een goedkopen en efficiente manier vinden om dat CO2 op te slaan, te condenseren, te laten binden of anderzijds nuttig te gebruiken (CO2 voor tuinbouw, chemische industrie), kun je zo'n watervergasser ook gaan voeren met ruwe olie!
Dan kunnen we de oliebronnen tot de laatste druppel leegmaken, maar vangen we de CO2 al vooraf af.

Voor de hittebron zou je natuurlijk ook andere vormen van energie kunnen gebruiken.
Denk aan:
- Direct en geconcentreerd zonlicht / Geconcentreerde zonne energie (CSP))
- Kernenergie??

Natuurlijk heb ik toepassingen van afgevangen CO₂ als voor tuinbouw, chemische reiniging en opslag al lang in gedachten, dit had ik al aangegeven in de topic over HTU, zie:

http://www.neoweb.nl/forum2/index.php/topic,3952.0.html

Al zijn er nog bedenkingen over veiligheid van CO₂ in pure vorm, zoals onverhoopte lekkages uit de grond. Een betere vorm van opslag zou in de vorm van calciumcarbonaat zijn, door het uittredende kooldioxide te laten reageren met calciumhydroxide, Ca(OH)₂. Dit zou bij hoge temperaturen en druk niet zo'n probleem zijn. Dan stoppen we CO₂ in de vorm van kalk onder de grond.

Verhitting met behulp van gebundeld zonlicht zou mijns inziens niet zo lukken want verwarming gebeurt intern in de gepantserde reactor met een speciaal element. Bovendien is geconcentreerd zonlicht meer bruikbaar in regio's met directe zoninstraling, bij ons is meer sprake van diffuus zonlicht. Maar als op zonnige dagen hele dorpen en steden met netgekoppeld PV massaal stroom terugleveren zal deze surplus goed van pas komen voor deze duurzame energie-industrie.

Kernenergie lijkt mij geen oplossing vanwege snel schaars wordende splijtstoffen en alle rompslomp omtrent de af te voeren kernafval.

Is het mogelijk om het methaan en waterstof van elkaar te scheiden? of krijg je een mengsel van die 2 stoffen?

Er zal, als het gas net uit de multifuel processor komt, inderdaad een mengsel van die 2 stoffen komen. Gassen van elkaar scheiden zou volgens mij wel kunnen, immers bij waterstof verkregen uit aardgas, tot nu toe het goedkoopste manier om die te produceren, gaat dit proces als volgt: Methaan gaat in een reformer, wordt behandeld met zuurstof of stoom bij hoge temperaturen, het CH₄ molecuul via oxidatiereactie opgesplitst in koolmonoxide en waterstof. Na nog een oxidatieproces vormt kooldioxide en waterstof. Dus als hiermee zuivere waterstof verkregen moet worden is ook hier gassenscheiding noodzakelijk. Ook in mest/gft vergistingsinstallaties worden gassen gereinigd omdat de uit de vergisting verkregen product bestaat uit 70 procent methaan en 30 procent kooldioxide. Ook bij de productie van waterstof uit afvalwater met biogekatalyseerde elektrolyse zoals dat wordt gedemonstreerd bij de Wetsus instituut zal wel enige hoeveelheden methaan ontstaan, zie:
http://www.new-energy.tv/categorie.php/6/0/waterstof.html
Zie het filmpje waterstof maken uit vies afvalwater.

Biogas wordt ook vaak uit rioolwater gebruikt.

Al zal het wel andere koek zijn om gassen te af te splitsen bij hoge drukken.

is het niet mogelijk om op basis van vorm van het molecuul het waterstof te isoleren?

Waterstof scheiden van methaan via een soort nanomembramen?
Een waterstof molecuul is heel klein, een methaan molecuul is in vergelijking met een waterstofmolecuul heel groot.

Waterstof scheiden van methaan via ultra-centrifuge?
Ook zou je misschien nog iets kunnen doen op het gebied van ultra-centrifuge. Waarbij het gas mengsel met een enorme snelheid wordt rondgedraaid, waardoor de zware methaanmoleculen zich scheiden van de lichtere waterstofmoleculen.

Isolatie van waterstof afzonderlijk van methaan via nanomembranen zou misschien kunnen met een laagje van dezelfde soort koolstof-nanofibres als de nieuwe veelbelovende waterstoftank uit bestaat, de nanogaatjes zouden dan alleen voor waterstof doorlatend zijn. Wel is het de vraag hoe snel zo'n fliter verstopt raakt met opgehoopte methaanmoleculen en dat dit misschien opgelost kan worden met het simpele los schudden met het filter. Over waterstof/methaan opsplitsing met ultracentrifuges heb ik nog niets op internet kunnen lezen, die apparaten worden voornamelijk gebruikt voor opsplitsing van verschillende isotopen uranium. Er zal altijd wel een oplossing voor wezen voor gassenopsplitsing, bovendien bestaat het gas direct uit de multifuelprocessor uit een mengsel van kooldioxide, waterstof en methaan.

Via het Fischer-Tropsch proces zou je van dit gas weer allerlei benzines en diesels kunnen maken.

zie GTL (Gas to Liquid):
http://www.neoweb.nl/forum2/index.php/topic,4273.0.html

of Fischer-Tropsch:
http://nl.wikipedia.org/wiki/Fischer-Tropschbrandstoffen

Het maakt het hele proces wel weer minder efficient.