Niet alle biomassa is even gemakkelijk te verwerken. Zogeheten agrarische reststoffen, bijvoorbeeld, zorgen voor problemen in vrijwel elke vergasser of stookketel. ECN-onderzoeker Rian Visser, afvalspecialist, bedacht een aanpassing op een oude installatie om deze agro-resten klein te krijgen: een zone van lage temperatuur voor vergassing en een zone voor verbranding. “Ik wilde bewijzen dat met een kleine aanpassing, een bestaande installatie als NARGUS ook lastige biomassa aankan. De resultaten hebben mijn verwachting ruimschoots overtroffen,” juicht de energietechnologe.”

Milieudoelstellingen en vooral het terugdringen van de CO₂-uitstoot is aanleiding biomassa als brandstof te gebruiken als vervanging van fossiele brandstoffen. Natuurlijk gaat de meest bruikbare biomassa zoals schoon hout als eerste de oven in. Maar hout is duur en relatief schaars in Nederland en dan komen logischerwijs ook de lastige soorten biobrandstoffen in beeld. “Bermgras en naaldhoudende twijgen worden op dit moment niet gebruikt omdat ze als brandstof echt problematisch zijn,” verzucht Visser. “Staatsbosbeheer en natuurmonumenten hebben verspreid over het land duizenden tonnen snoeihout en natuurgras van hun natuurbeheer, maar ook in de agrarische sector zijn nog veel reststromen, weliswaar in kleinere volumes. Commerciële verbrandingsovens hebben dit soort stromen vaak wel geprobeerd, maar zijn na veel problemen er ook weer snel mee opgehouden. Het was mijn inschatting dat deze moeilijke biomassastromen een aangepaste technologie vereisen. Maar dat moet ik dan wel kunnen aantonen.”

Succesvolle slotactie van 30 jaar oude NARGUS-wervelbedvergasser

Haast geboden
Normaal gesproken zou de ECN-onderzoeker graag een meer gedegen werkpakket willen afleveren, meer variabelen onderzoeken en eens een experiment herhalen. Maar nu voelde ze een hete adem in haar nek waardoor ze haar werk in zes weken moest klaren. Want de oude wervelbedverbrander (begin jaren tachtig in gebruik genomen) zou eind februari 2010 gesloopt moeten worden om plaats te maken voor nieuwe faciliteiten, dus het was nu of nooit!
Vissers strategie was het creëren van twee temperatuurzones in één reactor door rookgasrecirculatie te gebruiken. Onderin een zone van 650 – 700 graden Celsius voor het vergassen van de brandstof. Daarboven, daar waar het wervelende zand niet komt, een hogere temperatuur (850 – 900 graden Celsius) voor een goede uitbrand en het terugdringen van emissies. Visser: “Door onderin het wervelbed te vergassen bij een relatief lage temperatuur, hoopten we te voorkomen dat de zandkorrels zouden agglomereren. Zo noem je het ‘aan elkaar kleven’ van de korrels waardoor het hele proces vastloopt en je alles moet schoonmaken. Dat is gelukt. We hebben probleemloos alle vijf de brandstoffen kunnen testen zonder agglomeratie!”

Verschillende brandstoffen
De juichstemming bij de groep van Rian Visser is verdiend. Niet alleen bleek het verwezenlijken en handhaven van de temperatuurzones heel goed haalbaar. Ook de geweldige flexibiliteit in brandstofgebruik in één installatie was buiten verwachting. “Van de vijf soorten brandstoffen die we hebben getest (schone houtpellets, graszaadkaf, zeefoverloop uit de compostering (hout met aanhangend organisch materiaal) pellets van gras, graszaadkaf en bladeren en tenslotte 100% gras) waren er vier echt een succes. De laatste brandstof, gras, wilde wel prima vergassen en verbranden zonder agglomeratie van het zandbed maar de installatie moest uit bedrijf door het dichtslibben van het doekenfilter achter de reactor.” Maar zelfs voor de lastige grassen is er nog hoop, meent Visser: “We hebben mengsels geprobeerd van gras met andere brandstoffen. Daarmee lukte het wel het proces aan de praat te houden. Helaas hebben we dat niet uitgebreider kunnen testen omdat onze tijd op was.”
Terwijl de sloopplannen worden opgesteld, krijgt Visser de analyse van de rookgassen van het experiment onder ogen. Dat rapport bevat verbluffend goede cijfers. De emissies vallen onder (soms zeer ruim onder) de normen en de dioxinegetallen zijn zelfs lager dan ooit gemeten in de Nargus. Dat geeft ook aan dat het twee-zonesysteem geweldig functioneert.

Opmerkelijk constant temperatuurverloop gedurende enkele uren in de NARGUS, in zowel de vergassingszone (650-700) als de verbrandingszone (850-900).

Goede markt voor kleine installaties
Het onderzoekswerk ligt niet stil. Partner HoSt gaat verder met het onderzoek en een aantal mensen van haar team gaat helpen bij de HoSt-testen in Tzum, Friesland. Wel kijkt Visser met enige weemoed vooruit: “HoSt is een bedrijf, geen onderzoeksgroep. Ik weet zeker dat zij het werk op een andere wijze voortzetten dan dat wij het zouden doen, dat kan ook gewoon niet anders. De fase waarin de technologie nu verkeert, is misschien nog te prematuur voor een goede marktintroductie en dat zou jammer zijn.”
Dan herneemt de energietechnologe zich: “Het belangrijkste is dat het onderzoek in een volgende fase wordt voortgezet,” stelt ze onomwonden. “Ik denk dat er voor kleinere installaties van een paar megawatt een goede markt is: grote gemeenten, Staatsbosbeheer. En in agrarische gebieden is er veel en veelsoortig restmassa. Die kan op korte termijn al prima als groene brandstof worden ingezet en lokaal warmte en elektriciteit leveren.”

Contact
Rian Visser
ECN Biomassa, Kolen & Milieuonderzoek
Tel.: 022 456 4557
E-mail: Rian Visser  

Info
Bekijk een uitgebreid rapport over het verbranden van biomassa in een wervelbedinstallatie.

Dit ECN-Nieuwsbrief-artikel mag zonder toestemming worden gebruikt voor publicatie, mits verwezen wordt naar de bron: www.ecn.nl/nl/nieuws/newsletter-nl/