VTT開發出新型氣化技術可將生物質轉化為運輸用燃料和化學品

石瑜

芬蘭VTT技術研究中心近期開發出一種具有可持續性的新型氣化技術，該技術可以將林業副產物，如樹皮、鋸木屑和林業廢棄物轉化為運輸用燃料和化學品。相比化石燃料，這種新技術可將二氧化碳排放量降低90%左右。

將這種新型氣化技術的生產裝置與公共供暖廠或林產工業的發電廠結合在一起，把生物質加工為如液烴、甲醇或甲烷等中間產物，后者可以在煉油廠進一步加工成可再生燃料或化學品。

VTT在最近完成的BTL2030項目中開發出這種新型氣化技術，并進行了中試驗證，評估了采用這一技術的工廠的競爭力。該項目開發的分散式發電方法，有效利用了生物質能。約55%的能量被轉化為運輸用燃料，另外20%～25%的能量可以用于小區居民供暖或轉化成工業用蒸汽。與化石燃料相比，這項新技術減少了約90%的二氧化碳排放。

可持續性生物質能源在應對氣候變化中發揮重要作用

據國際能源署（IEA）稱，現代生物質能源在構建更清潔、可持續性更好的能源體系中發揮著關鍵作用。目前，生物質能源約占全球可再生能源消費量的50%。IEA估計，在2018-2023年間，生物質能源將成為可再生能源中增長速度最快的，長遠來看，根據將全球變暖控制在2℃以內這一目標的要求，需要將生物質能源在全球能源消耗量的占比從目前的4.5%提高到2060年的17%左右。

尤其需要通過使用生物質能源來減少航空運輸和海運的溫室氣體排放，而隨著電動汽車的普及，生物質能源也應該作為陸路運輸的備選燃料。利用林業副產品，以樹皮、林業廢棄物、回收木材、秸稈或其他生物質作為原料，不影響森林的碳匯效應，也不會和林產工業用原料或糧食生產產生競爭。

從副產品中獲得全年供暖量

該工藝是基于VTT的低壓、低溫蒸汽氣化技術、簡易氣體凈化技術和小規模工業合成理念開發出來的。由于采用小規模技術理念，該工藝產生的熱量可以全年供應使用，而且該工藝可以采用本地廢料資源作為燃料。芬蘭以前曾有過建設用氣化技術生產柴油的規模較大工廠的計劃，但是當地的廢料資源無法滿足原料需求。此外，這些大型工廠副產品的熱量也無法得到充分利用，因此它們的能源效率一般都會低于60%。

預計工廠的競爭力將有大幅提升

“目前，歐洲計劃興建的裝機容量超過300MW以上的大型氣化廠還沒有一個能夠建成。建設所需的近10億歐元的投資以及與新技術存在的風險，是項目無法按計劃建成的主要原因。我們提供的小型化解決方案，使得建設第一個基于這項新技術的工廠更加容易獲得資金支持，”VTT高級首席科學家Esa Kurkela解釋說。

BTL2030項目團隊估計，由本地廢料制成的運輸用燃料的生產成本預計為每升汽油或柴油0.8～1歐元。即使是在短期內，這項新技術的最終競爭力也要取決于原油和二氧化碳排放配額的價格，以及運輸用可再生燃料的稅費。而隨著與之競爭的其他技術的原材料成本增加，這項新技術的競爭力必將顯著增強。預計至少從2030年起，這一工藝將非常具有競爭力。該項目包括從發展中試規模，到示范工廠，以及與參與其中的企業共同將該技術進行產業化應用。

預計氣化技術將有巨大的出口潛力

據專家估計，到2030年，芬蘭對可持續性生物質燃料需求量將會占芬蘭運輸行業能源消耗量的30%左右。如用本國的廢料資源來供應一半的需求，需要建造5～10個地方性綜合能源工廠。歐盟委員會（European Commission）發布的可再生能源指令（RED2）將這類高級生物質燃料需求量設定在3.6%，相當于1100萬t石油，這意味著僅在歐洲就需要建造約200座氣化工廠。

除運輸用燃料外，生物質氣化技術還可用于生產可再生燃料，在多種化工過程中替代石油和天然氣。另一方面，合成氣的應用可以幫助實現若干循環經濟目標，例如塑料和其他包裝材料的閉環回收。

通過歐盟項目繼續開展研究和開發工作

氣化技術開發在VTT承擔的兩個歐盟“地平線2020計劃”項目的支持下將繼續進行下去。這些項目將聚焦氣體凈化技術和提高合成技術的效率，其目標是在位于芬蘭Espoo的VTT Bioruukki中試中心展示和示范整個生物質燃料鏈性能。另一項正在開發的技術解決方案是一種基于生物質能、太陽能和風能的靈活混合技術，這種技術既可以只依靠生物質能運行，也可以通過電解來提高效率。這提供了一種將太陽能或風能作為可再生燃料儲存的有效方法，并可使現有可用的生物質資源所產生的可再生燃料產量增加一倍。