ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΧΗΜΙΚΗΣ ΜΕΤΑΤΡΟΠΗΣ ΒΙΟΜΑΖΑΣ ΓΙΑ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΩΝ

ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΧΗΜΙΚΗΣ ΜΕΤΑΤΡΟΠΗΣ ΒΙΟΜΑΖΑΣ ΓΙΑ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΩΝ Α. Α. Ζαμπανιώτου Τμήμα Χημικών Μηχανικών, Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης, ΤΘ. 455, 54 124 Θεσσαλονίκη Τηλ 2310 996274, Φαξ 2310 996209 email: sonia@cheng.auth.gr ΠΕΡΙΛΗΨΗ Η βιομάζα αποτελεί μια από τις ελπιδοφόρες εναλλακτικές λύσεις για την υποκατάσταση ποσοστού των συμβατικών καυσίμων η οποία θα συμβάλλει στη μείωση των αερίων ρύπων σε επιθυμητά επίπεδα (Συνθήκη Kyoto). Ως βιομάζα θεωρούνται τα παραπροϊόντα της επεξεργασίας δασικού πλούτου, γεωργικών εκμεταλλεύσεων, ενεργειακών καλλιεργειών, βιομηχανιών επεξεργασίας τροφίμων, κτηνοτροφικών μονάδων κτλ. Η βιομάζα είναι διαθέσιμη σε μεγάλες ποσότητες, αλλά το ενεργειακό περιεχόμενό της είναι σχετικά χαμηλό σε σχέση με αυτό των ορυκτών καυσίμων. Η θερμοχημική μετατροπή της βιομάζας μπορεί να οδηγήσει στην παραγωγή βιοαέριου, βιοντίζελ και στερεού υπολείμματος. Η αναμενόμενη επιτυχία της αξιοποίησης των παραπάνω, ως εναλλακτικά καύσιμα, οφείλεται σε παράγοντες όπως: διαθεσιμότητα της βιομάζας (εποχική ανανέωση), μηδαμινή περιβαλλοντική επιβάρυνση κατά την αξιοποίηση (μηδαμινές εκπομπές SO χ, μείωση όγκου απορριμμάτων), μικρή οικονομική επιβάρυνση για συγκέντρωση (άχρηστα φυτικά απορρίμματα που συνήθως αποτίθενται προς βιοαποικοδόμηση), αύξηση απασχόλησης στις αγροτικές περιοχές, λύση προβλημάτων παροχής ενέργειας σε απομακρυσμένες περιοχές κτλ. Από αεριοποίηση ή/και πυρόλυση διαθέσιμων απορριμμάτων στην Ελλάδα (π.χ από ελαιουργεία, δασικές εκμεταλλεύσεις κτλ), μπορεί να παραχθεί μίγμα αερίων από το οποίο το Η 2 /CO είναι γνωστό στη διεθνή βιβλιογραφία ως syngas. Στην παρούσα εργασία παρουσιάζονται οι ερευνητικές δραστηριότητες της ομάδας Θερμοχημικών Διεργασιών Ανανεώσιμων και Ανακυκλούμενων Πρώτων Υλών του ΕΤΧΕ (εργαστηρίου Τεχνολογίας Χημικών Εγκαταστάσεων) του Τμήματος Χημικών Μηχανικών του Α.Π.Θ σχετικών με τις διεργασίες θερμοχημικής μετατροπής βιομάζας και πειραματικά δεδομένα από πυρόλυση / αεριοποίηση ελληνικής βιομάζας, ενώ γίνεται διερεύνηση (από τεχνική, οικονομική και περιβαλλοντική άποψη) για την χρήση των ως βιοκαυσίμων και ως υλικών υψηλής προστιθέμενης αξίας (π.χ. ενεργός άνθρακας). 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Για να είναι επιτυχής μία μέθοδος παραγωγής βιοκαυσίμων από βιομάζα θα πρέπει να είναι όχι μόνο φιλική προς το περιβάλλον αλλά και οικονομικά ελκυστική. Γι αυτό το λόγο απαιτείται, πριν από την εμπορική εφαρμογή μιας τεχνολογίας, συστηματική εργαστηριακή έρευνα, ανάπτυξη επιδεικτικών μονάδων και απόκτηση επαρκούς τεχνογνωσίας. 2. ΠΗΓΕΣ ΒΙΟΜΑΖΑΣ ΣΤΟΝ ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΧΩΡΟ Η βιομάζα και ιδιαίτερα τα γεωργικά απορρίμματα μπορούν να αποτελέσουν ένα σημαντικό παράγοντα στην κάλυψη ενός μεγάλου μέρους των ενεργειακών αναγκών της Ελλάδας για μία περισσότερο αυτοδύναμη ανάπτυξη. Ένα μικρό μέρος του ενεργειακού δυναμικού των γεωργικών απορριμμάτων αξιοποιείται με την χρησιμοποίηση κυρίως της καύσης σήμερα. Οι κυριότερες πηγές της βιομάζας που παράγεται στην Ελλάδα και μπορεί να αξιοποιηθεί σε τοπικό επίπεδο, είναι: Βιομάζα από την καλλιέργεια και επεξεργασία βαμβακιού: Στη χώρα μας καλλιεργούνται 4000000 στρέμματα με βαμβάκι και παράγονται 1200000 τόνοι σύσπορο βαμβάκι. Από την εκκόκκιση του σύσπορου βάμβακος παράγονται 120000 τόνοι απορρίμματα στα εκκοκκιστήρια ήτοι 42000 τόνοι ισοδύναμου πετρελαίου. Το βάρος της βιομάζας που

παραμένει στα χωράφια μετά την συλλογή του βαμβακιού (στελέχη βαμβακιού) είναι 350 kg ανά στρέμμα με θερμογόνο ισχύ 3400 kcal/kg. Η ολική βιομάζα από τα στελέχη του βαμβακιού είναι 1400000 τόνοι δηλαδή 408000 τόνοι ισοδύναμου πετρελαίου. Στερεά απόβλητα ελαιοτριβείων: Τα στερεά που περιέχονται στα υγρά απόβλητα των ελαιοτριβείων αποτελούν το 12% επί του ελαιοκάρπου με θερμογόνο ισχύ 5830 kcal/kg. Σύμφωνα με την παραγωγή ελαιολάδου στην χώρα μας υπολογίζεται ότι χάνεται βιομάζα 100000 τόνων ισοδυνάμου πετρελαίου. Βιομάζα από καλαμπόκι: Στην Ελλάδα καλλιεργούνται 2000000 στρέμματα με καλαμπόκι κάθε χρόνο και η βιομάζα που παράγεται είναι 1200 έως 1500 kg ανά στρέμμα. Συνολικά παράγονται 2400000 τόνοι ξηρής βιομάζας (καταστρέφεται από τους αγρότες με καύση) δηλαδή 800000 τόνοι ισοδύναμου πετρελαίου. Βιομάζα από την καλλιέργεια ρυζιού. Στην Ελλάδα καλλιεργούνται 250000 στρέμματα ρύζι) και παράγονται 700 kg ανά στρέμμα ρύζι, ήτοι 175000 τόνοι. Κατά την επεξεργασία του ρυζιού παράγονται 35000 τόνοι απορρίμματα (φλοιός), ήτοι 10000 τόνοι ισοδυνάμου πετρελαίου. Επίσης άλλες πηγές βιομάζας είναι το άχυρο, τα κλαδιά των δένδρων, οι φλοιοί ξηρών καρπών, οι πυρήνες ροδάκινων (κονσερβοποιία), πριονίδια κ.α. Χαρακτηριστικά της ελληνικής βιομάζας δίνονται στον Πίνακα 1. Πίνακας 1: Χαρακτηριστικά Ελληνικής βιομάζας [19] Καύσιμο Υγρασία ΘερμογόνοςΙσχύς Kcal/kg Τέφρα Ξύλο υγρό 37% 2500 0-1,5% Ξύλο (φυσική ξήρανση) 15% 3700 0-1,5% Χαρτί 6% 3500 6% Φλοιός βαμβακόσπορων 9% 3300 12% Φλοιός ξηρών καρπών 11-24% 3200-4400 1-4% Άχυρο 8% 3400 2% Ορυζοφλοιός 9% 2900 18-20% Απορρίμματα εκκοκκιστηρίου βάμβακος 13% 3500 16% 3. ΧΡΗΣΗ ΒΙΟΜΑΖΑΣ ΣΤΟΝ ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΧΩΡΟ Η βιομάζα συνήθως χρησιμοποιείται στον χώρο παραγωγής της, κυρίως για κάλυψη μέρους των ενεργειακών αναγκών της παραγωγικής διαδικασίας με την καύση της ή απλώς απορρίπτεται στο περιβάλλον. Ειδικότερα: Απορρίμματα εκκοκκιστηρίων βάμβακος: Από τους 120000 τόνους απορρίμματα που παράγονται στα εκκοκκιστήρια αξιοποιούνται σήμερα μόνο 35000 τόνοι για ενεργειακούς σκοπούς. Σημειώνεται ότι δεν είναι κατάλληλα για ζωοτροφή. Στελέχη βάμβακος: Τα στελέχη από το βαμβάκι σήμερα παραμένουν στα χωράφια και οι περισσότεροι παραγωγοί τα θρυμματίζουν διασκορπίζοντας την βιομάζα. Η παραμονή των στελεχών μέσα στο χωράφι είτε ολόκληρα είτε θρυμματισμένα δημιουργεί εστίες παθογόνων οργανισμών (ειδικότερα του ροζ σκουληκιού) για την νέα φυτεία. Συνέπεια αυτού του γεγονότος είναι η κατανάλωση μεγαλύτερων ποσοτήτων φυτοφαρμάκων για την καταπολέμηση των ασθενειών με προφανή περιβαλλοντική επίπτωση. Απορρίμματα ελαιοτριβείων: Για τα απορρίμματα των ελαιοτριβείων ουδεμία προσπάθεια συλλογής και αξιοποίησης δεν έχει εφαρμοστεί μέχρι σήμερα ενώ αποτελούν σοβαρό πρόβλημα λόγο της ρύπανσης που προκαλούν.

Βιομάζα από καλαμπόκι: Ουδεμία προσπάθεια συλλογής και αξιοποίησης δεν εφαρμόζεται σήμερα αλλά καταστρέφεται από τους αγρότες δια την πυρά. Επίσης είναι ακατάλληλα για ζωοτροφή. Βιομάζα από καλλιέργεια και επεξεργασία ρυζιού: Αξιοποιείται μερικώς στους ορυζόμυλους για την κάλυψη των ενεργειακών τους αναγκών. Επίσης η τέφρα έχει υψηλή περιεκτικότητα σε SiO 2 και πωλείται σε καλή τιμή σε Ευρωπαϊκές χώρες. Άχυρο: Το άχυρο χρησιμοποιείται μερικώς ως ζωοτροφή καθώς και για άλλες γεωργικές και βιομηχανικές χρήσεις, πάντως μεγάλη ποσότητα μεγάλη ποσότητα παραμένει στους αγρούς η οποία καίγεται. Τα κλαδιά από το κλάδεμα των δένδρων καίγονται επί τόπου στους αγρούς από τους παραγωγούς και πολύ μικρές ποσότητες χρησιμοποιούνται για αγροικίες. Οι πυρήνες ροδάκινων χρησιμοποιούνται από μικρούς παραγωγούς σε θερμοκήπια για παραγωγή θερμότητας. Το πριονίδι στις μεγάλες βιομηχανικές εγκαταστάσεις καίγεται για την κάλυψη των ενεργειακών τους αναγκών. Σε μικρότερα εργοστάσια ή βιοτεχνίες θεωρείται απόρριμμα και ελάχιστες ποσότητες χρησιμοποιούνται το χειμώνα για θέρμανση. 4. EΡΕΥΝΗΤΙΚΕΣ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΕΣ ΕΤΧΕ -ΑΠΘ Λόγω του διεθνούς ενδιαφέροντος στον τομέα των ανανεώσιμων μορφών ενέργειας και την προστασία του περιβάλλοντος, η βασική έρευνα θερμοχημικής μετατροπής νέων μορφών βιομάζας για παραγωγή βιοκαυσίμων όχι μόνο συνεχίζεται αλλά εντείνεται, σε παγκόσμιο επίπεδο. Η Ευρωπαϊκή Επιτροπή αυξάνει τον προϋπολογισμό για την έρευνα στη Βιομάζα μετά και τη διεθνή συνάντηση στο Johansbourg το καλοκαίρι του 2002. Η προσπάθεια της ομάδας Θερμοχημικών Διεργασιών Ανανεώσιμων και Ανακυκλούμενων Πρώτων Υλών του ΕΤΧΕ (εργαστηρίου Τεχνολογίας Χημικών Εγκαταστάσεων) του τμήματος Χημικών Μηχανικών Α.Π.Θ συμβάλλει προς αυτή την κατεύθυνση και ενισχύει την συμβολή των Μεσογειακών μορφών βιομάζας (μεσογειακά γεωργικά απορρίμματα από καλλιέργεια ελιάς, βαμβακιού, ρυζιού, φρούτων). Το ΕΤΧΕ δραστηριοποιείται από το 1979, στην περιοχή της πυρόλυσης /αεριοποίησης βιομάζας. Η μέχρι σήμερα πραγματοποιηθείσα έρευνα αφορά στην αξιοποίηση οικιακών απορριμμάτων για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, στην πυρόλυση δασικών υπολειμμάτων σε εργαστηριακό και πιλοτικό επίπεδο, στην πυρόλυση και αεριοποίηση κλαδεμάτων ελιάς και πυρήνων, στην πυρόλυση απορριμμάτων εκκοκκιστηρίων βάμβακος (σε συνεργασία με το Τμήμα Μηχανολόγων ΑΠΘ και την ΦΙΛΙΠΠΟΠΟΥΛΟΣ Α.Ε.) καθώς και στην ενεργοποίηση του στερεού υπολείμματος πυρόλυσης βιομάζας. Η ομάδα βιομάζας, στα πλαίσια έργου συγχρηματοδότησης ήταν υπεύθυνη για την τεχνική και επιστημονική υποστήριξη της μονάδας πυρόλυσης δασικής βιομάζας στη Βούλπη Ευρυτανίας, δυναμικότητας 1200 kg/h. 5. ΓΕΝΙΚΟΙ ΣΤΟΧΟΙ Βασικός στόχος του ΕΤΧΕ είναι η διεξαγωγή εφαρμοσμένης και βασικής έρευνας, καθώς και η συνεργασία με βιομηχανία και τους οργανισμούς στο χώρο της ενέργειας και περιβάλλοντος, με ιδιαίτερη έμφαση σε θέματα αξιοποίησης της βιομάζας και των απορριμμάτων. Το ΕΤΧΕ έχει αναπτύξει δραστηριότητα στις ακόλουθες τεχνικές / επιστημονικές περιοχές (διάγραμμα 1): Πυρόλυση βιομάζας [3,4,5,6,7,16,17,22,24,26,27] Αεριοποίηση βιομάζας [8,12,19,30] Παραγωγή ενέργειας από βιομάζα [9,11,20,30] Παραγωγή υλικών από βιομάζα [10,13,14,15,18,21] Σχεδιασμός εργαστηριακής και πιλοτικής κλίμακας αντιδραστήρων πυρόλυσης και αεριοποίησης [5,28,29]

Παρακολούθηση Επιδεικτικής/πιλοτικής μονάδας πυρόλυσης [3,4,5,6,30] Τεχνικοοικονομικές μελέτες, με έμφαση σε νέες ενεργειακά αποτελεσματικές μεθόδους αξιοποίησης εναλλακτικών μορφών ενέργειας [23,25,30] Το φάσμα των δραστηριοτήτων του ΕΤΧΕ δίνεται στο διάγραμμα 1. Διάγραμμα 1: Φάσμα δραστηριοτήτων του ΕΤΧΑ 6. ΠΥΡΟΛΥΣΗ Με την πυρόλυση επιτυγχάνεται θερμική αποσύνθεση της οργανικής ύλης, είτε με ολοκληρωτική απουσία οξειδωτικού μέσου ή με ελάχιστη τροφοδοσία έτσι ώστε να μη συμβαίνει εξαέρωση σε σημαντικό βαθμό. Για την πυρόλυση χρησιμοποιούνται σχετικά χαμηλές θερμοκρασίες (500-800 C), σε σχέση με τις θερμοκρασίες αεριοποίησης (800-1300 C). Συνήθως λαμβάνονται προϊόντα όπως, αέριο, υγρό και στερεό εξανθράκωμα (Πίνακας 2), οι σχετικές αναλογίες των οποίων, εξαρτώνται σε σημαντικό βαθμό από τη μέθοδο πυρόλυσης και τις παραμέτρους της αντίδρασης. Πίνακας 2: Προϊόντα πυρόλυσης [1,2] Κύρια προϊόντα Υγρά Στερεά Αέρια καύσιμα Τύπος Βιοέλαια Αιώρημα τέφρας-λαδιού Αιώρημα τέφρας-νερού Εξανθράκωμα LHV MHV Συστατικά Μη υδατοδιαλυτά οξυγονωμένα Εξανθράκωμα & λάδι Εξανθράκωμα & νερό CO, H 2, CO 2, CH 4, N 2, (μερικής αεριοποίησης) CO, H 2, CO 2, CH 4, C 2 ( άμεσης θέρμανσης) Οι τεχνολογίες αυτές μπορούν να ταξινομηθούν σύμφωνα με τις παραμέτρους της πυρόλυσης, όπως ο χρόνος παραμονής του υλικού στον αντιδραστήρα, ο ρυθμός θέρμανσης, η μέγιστη θερμοκρασία πυρόλυσης και το κύριο προϊόν που παράγεται (Πίνακας 3).

Πίνακας 3: Ταξινόμηση τεχνολογιών πυρόλυσης [1,2] Tεχνολογία Χρόνος Ρυθμός Θερμοκρ. Κύριο προϊόν παραμονής θέρμανσης ( C) Απανθράκωση Ωρες-μέρες πολύ χαμηλός 400 Εξανθράκωμα Συμβατική 5-30 min χαμηλός 600 Υγρά,αέρια, εξανθρ. Ταχεία 0.5-5 sec σχεδόν υψηλός 650 Υγρά Ταχεία < 1 sec υψηλός <650 Υγρά Ταχεία < 1 sec υψηλός >650 Χημικά & fuel gas Ultra < 0.5 sec πολύ υψηλός 1000 Χημικά & fuel gas Με κενό 2-30 sec μέτριος 400 Υγρά Υδρόλυση <10 sec υψηλός <500 Υγρά & χημικά CH 4 -πυρόλυση <10 sec υψηλός >700 Χημικά Στο εργαστήριο ETXE μελετήθηκε η πυρόλυση δασικών παραπροϊόντων κυρίως του συστήματος των αείφυλλων πλατύφυλλων (ρείκι, κουμαριά, φυλίκι, αρια), που είναι άφθονα στην Ελλάδα και στην Μεσόγειο και αποκτήθηκε εμπειρία από παροχή τεχνικής υποστήριξης για την ανάπτυξη μιας επιδεικτικής μονάδας πυρόλυσης δασικής βιομάζας στην Ευρυτανία. Ακολούθησαν εργαστηριακές μελέτες πυρόλυσης γεωργικών παραπροϊόντων, όπως κλαδεμάτων ελιάς και πυρηνόξυλου και απορριμμάτων εκκοκκιστηρίων βάμβακος. Σε όλες τις παραπάνω περιπτώσεις έγινε συλλογή δεδομένων που αφορούν την απόδοση σε προϊόντα της πυρόλυσης, διαφόρων ειδών βιομάζας, σε σχέση με την θερμοκρασία πυρόλυσης (στην περιοχή 250-600 ο C). Στα δεδομένα αυτά έγινε προσαρμογή, κατά προσέγγιση, κινητικής 1ης τάξης (πίνακας 4). Το πλήρες φάσμα των προϊόντων της πυρόλυσης και οι μέθοδοι αναβάθμισής των παρουσιάζονται στο Σχήμα 1. 7. ΑΕΡΙΟΠΟΙΗΣΗ Η αεριοποίηση βιομάζας οδηγεί προς μίγματα Η 2, CH 4, CO, CO 2 και ελαφρών υδρογονανθράκων, αφήνοντας παράλληλα μικρές ποσότητες πίσσας και στερεού υπολείμματος. Το αέριο προϊόν, του οποίου η σύσταση καθορίζεται από παράγοντες όπως η θερμοκρασία, η σύσταση της τροφοδοσίας, το περιεχόμενο νερό και ο βαθμός οξείδωσης των προϊόντων, μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε χημικές συνθέσεις καθώς και για την παραγωγή ηλεκτρικής ισχύος σε καυστήρες, αεροστρόβιλους ή κυψέλες καυσίμου. Παρά το γεγονός ότι, οι τεχνολογίες αεριοποίησης, βρίσκονται ήδη στο στάδιο των μονάδων επίδειξης μεγάλης κλίμακας, συνεχίζουν να είναι ακριβές σε σχέση με τις μονάδες παραγωγής ενέργειας από ορυκτά καύσιμα, με αποτέλεσμα να αντιμετωπίζουν περισσότερο οικονομικά παρά τεχνικά εμπόδια για την είσοδο τους στην αγορά. Η διέξοδος για την εμπορική τους εξάπλωση, φαίνεται να εξαρτάται από την ικανότητα τους να ενσωματωθούν σε ολοκληρωμένα συστήματα παραγωγής ενέργειας και προϊόντων από βιομάζα. Το ΕΤΧΑ δραστηριοποιείται στην αεριοποίηση βιομάζας για την παραγωγή αερίου κατάλληλου να χρησιμοποιηθεί σε κινητήρα εσωτερικής καύσης (ΜΕΚ) και αποσκοπεί στην διερεύνηση της δυνατότητας συνέργιας των εφαρμοσμένων τεχνολογιών θερμοχημικής αξιοποίησης βιομάζας και κυψελών καυσίμου, για την παραγωγή υδρογόνου ή/και καθαρής ηλεκτρικής ενέργειας με υψηλές αποδόσεις, συνεργία η οποία φαίνεται να αποτελεί το επόμενο βήμα στην ενεργειακή στρατηγική της Ευρωπαϊκής Ένωσης. Διερευνάται η δυνατότητα εμπλουτισμού των αερίων και μετατροπής των υγρών προϊόντων, σε μίγματα πλούσια σε υδρογόνο, μέσω των διεργασιών της καταλυτικής και ηλεκτροκαταλυτικής αναμόρφωσης τους, σε αντίστοιχους αντιδραστήρες, και στη συνέχεια η εσωτερική αναμόρφωση μιγμάτων βιοαερίου/υδρατμού και βιοελαίου/υδρατμού σε κυψέλες καυσίμου και η απευθείας παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, στις διατάξεις αυτές. Η προσπάθεια αυτή

αφορά στη συνεργασία πολλών ερευνητικών ομάδων του τμήματος Χημικών Μηχανικών του ΑΠΘ. Πίνακας 4: Προϊόντα πυρόλυσης διαφόρων ειδών βιομάζας [3,4,5,7] Θερμοκρασία ( ο C) Εξανθράκωμα(κ.β%) Αέρια(κ.β%) Βιοέλαιο(κ.β) ΡΕΙΚΙ (ERICA ARBOREA) 450 45.2 24.3 30.0 490 27.5 30.0 42.5 550 11.4 44.5 43.3 580 11.4 56.6 30.7 600 10.5 64.8 17.0 ΦΥΛΙΚΙ (PHILLYREA MEDIA) 430 22.0 30.1 42.5 490 11.5 31.2 56.4 550 11.0 40.2 49.6 580 11.0 42.6 45.8 600 11.0 45.3 43.3 ΚΟΥΜΑΡΙΑ (ARBUTUS UNEDO) 480 19.0 26.7 52.6 510 14.6 29.5 56.2 570 15.0 31.8 50.9 590 11.4 37.2 51.1 600 11.1 39.2 49.3 ΑΡΙΑ (QUERCUS ILEX) 450 22.3 36.8 41.0 500 14.5 50.3 35.8 530 13.6 55.7 30.6 580 13.1 57.6 29.0 600 8.9 69.5 25.5 ΚΟΡΜΟΣ ΕΛΙΑΣ 450 36.9 25.6 38.0 500 31.6 34.0 34.4 550 26.6 33.2 40.2 610 9.0 35.0 56.0 ΠΥΡΗΝΟΞΥΛΟ 450 32.4 26.6 41.0 500 33.0 26.9 40.0 530 30.3 20.5 49.2 580 28.6 14.9 56.5 8. ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΣΤΕΡΕΟΥ ΑΝΘΡΑΚΑ ΑΠΟ ΤΟ ΣΤΕΡΕΟ ΥΠΟΛΕΙΜΜΑ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΧΗΜΙΚΗΣ ΚΑΤΕΡΓΑΣΙΑΣ ΒΙΟΜΑΖΑΣ Οι ενεργοί άνθρακες είναι πορώδη ανθρακούχα υλικά υψηλής προστιθέμενης αξίας, τα οποία βρίσκουν μεγάλο αριθμό εφαρμογών σε καθαρισμούς αερίων και υγρών αποβλήτων. Για την παραγωγή τους χρησιμοποιούνται σαν πρώτες ύλες ορυκτοί άνθρακες και βιομάζα. Η διαδικασία παραγωγής περιλαμβάνει την αρχική θερμοχημική κατεργασία της αντίστοιχης βιομάζας και την σε σειρά ενεργοποίηση του στερεού υπολείμματος. Τα απανθρακώματα των διεργασιών πυρόλυσης αλλά και εξαέρωσης ενεργοποιούνται με την παροχή φυσικού

οξειδωτικού (H 2 O, CO 2, Ο 2 ) και τη χημική κατεργασία με Η 3 PΟ 4, ZnO, KOH κ.α. Για την αύξηση της ικανότητας ρόφησης του προϊόντος, η ενεργοποίηση γίνεται σε θερμοκρασίες 800-900 0 C. Στον πίνακα 5 δίνονται χαρακτηριστικά ενεργοποίησης και ΒΕΤ επιφάνεια παραγόμενων ενεργών ανθράκων. Πίνακας 5: Χαρακτηριστικά παραγωγής ενεργού άνθρακα από πυρηνόξυλο [13,14,15] βιομάζα ενεργοποίηση θερμοκρασία ( o C) χρόνος (h) BET m 2 /gr πυρηνόξυλο Βench scale Με μίγμα Η 2 Ο-CO 2 940 3h 1155,13 πυρηνόξυλο με KOH 800 3 2578 Χρησιμοποιημένα ελαστικά αυτοκινήτων Βench scale Με μίγμα Η 2 Ο-CO 2 990 3h 450 9. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Με βάση τα μέχρι τώρα αποτελέσματα εμφανίζονται θετικές οι προοπτικές για εφαρμογή της πυρόλυσης/αεριοποίησης στον Ελληνικό χώρο για παραγωγή βιοκαυσίμων και υλικών, ιδιαίτερα καθόσον αφορά στην αναβάθμιση των (ουσιαστικά άνευ αξίας ) υπολειμμάτων ή απορριμμάτων βιομάζας. ΒΙΒΛΙΟΦΡΑΦΙΑ 1. Bridgwater A.V., Biomass for Energy and Industry, 5 th E.C Conference, Grαssi G., Gosse G., Dos Santos G., Elsevier Applied Science, Lisbon, (1989), p.2489. 2. Maniatis K., Buekens A., Recearch in Thermochemical Biomass Conversion, Bridgwater A.V., Kuester J.L., Elsevier Applied Scince, London, (1987), p.179. 3. Α.A. Zabaniotou, D. Gogotsis and A.J. Karabelas. Product Composition and kinetics of flash pyrolysis of Erica Arborea. J. of Analytical and Applied Pyrolysis, 29,73-87 (1994) 4. Αnastasia A. Zabaniotou. Pyrolysis of Forestry Biomass By-Products in Greece. Energy Sources, 21 (5) (1999) 5. Α.A Zabaniotou, Α.J. Κarabelas. The Evritania (Greece) demonstration plant of biomass pyrolysis. Biomass and Bioenergy, 16, 431-445 (1999) 6. Α.A Zabaniotou. Simulation of forestry biomass drying in a rotary dryer. J. of Drying Technology, 18(6), 2000. 7. A.A Zabaniotou, G. Kalogiannis, E. Kappas, A.J. Karabelas. Olive residues rapid pyrolysis product yields and kinetics. Biomass and Bioenergy, 18, 411-420 (2000). 8. Α.A Zabaniotou, A.I. Roussos and C.J. Koroneos. Α laboratory study of cotton gin wastes pyrolysis. Journal of Analytical and Applied Pyolysis, 56, 47-59(2000). 9. A. Zabaniotou, N. Giannoulidis. Incineration of Municipal Solid Waste with Electricity production and Environmental Safety: The Case of a Small Capacity Unit in Greece. Energy Sources, 24, 115-126(2002). 10. C.A. Sikalidis, A.A Zabaniotou and S.P. Famellos. Utilisation of municipal solid wastes for mortar production. Resources, Recycling and Conservation, 36, 155-167 (2002). 11. Α. Zabaniotou, J. Lagoudakis, Ε. Toumanidou and G. Stavropoulos. Energetic Utilization of Used Tires. Energy Sources, 24(9), 843-854 (2002). 12. Α. Zabaniotou and G. Stavropoulos. Pyrolysis of used automobile tires and residual char utilization. Δεκτή στο Journal of Analytical and Applied Pyolysis, Φεβρουάριος 2003. 13. Α. Zabaniotou, P. Madau, M-P Delplancke, P.D Oudenne, C.G Jung, A. Fontana. Activated carbon from used tires using industrial pyrolyser and pilot activation furnace. Journal of Analytical and Applied Pyolysis. 72289-297(2004).

14. Α. Zabaniotou, P.D Oudenne, C.G Jung, A. Fontana. Active carbon production char issued from used tires pyrolysis: Industrial improvement. Erdol. In Press 15. G. G. Stavropoulos and A. A. Zabaniotou. Production and characterization of activated carbons from olive-seed waste residue. Journal of microporous and mesoporous material. Εστάλη για δημοσίευση. 16. A. A. Zabaniotou and A.J. Karabelas. Pyrolysis of agricultural wastes and used tires. Presented at the Pyrolysis & Gasification of Biomass & Waste meeting of Τhermonet network. Strasbourg, France 1-2 October 2002. 17. A. Zabaniotou. Pyrolysis of agricultural wastes (biomass) in Greece. Presented at the 12 th European Conference and technology Exhibition on Biomass for Energy and Industry and Climate Protection. Amsterdam, The Netherlands, 17-21 June 2002. 18. A. Zabaniotou and G. Stavropoulos. Pyrolysis of used automobile tires and residual char utilization. Presented at 9th European Tires Recycling (ETRA) Conference. Brussels, Belgium. 13-15 March 2002. 19. C. Koroneos, A. Boura, N. Moussiopoulos, A. Zambaniotou and N. Filippopoulos Technical, Environmental, Economical and Energy Analysis of Alternative Methods for the Exploitation of Agricultural Wastes in Greece. Proc. of the 1 st World Conference and Exhibition on Biomass for Energy and Industry. Seville, Spain. June 2000. 20. A.A Zabaniotou, G. Kalogiannis and E. Kappas and A.J. Karabelas. Management of olive residues by thermochemical conversion. Proc. of the 5 th International Congress for Environment and Pollution. Thessaloniki, Greece, 28-31 August.2000. 21. A. Zabaniotou, J. Lagoudakis, Ε. Toumanidou and G. Stauropoulos. Pyrolysis of used automobile tires. Proc. of the 5 th International Conference on Restoration and Protection of the Environment. Thassos Island, Greece, July 3-6, 2000. 22. Α. A. Ζabaniotou. Pyrolysis of forestry biomass by-products in Greece. Proc. of the workshop on co-combustion of waste wood, biomass and lignite in industrial boilers. Possibilities-perspectives. A Τhermie program action. Thessaloniki, 30 November, 1999. 23. N. Giannoulidis and A. Zabaniotou. Economical evaluation of domestic wastes incineration. Proc.of the 6 th International Conference on Environmental Science and Technology. Samos, 30 August-2 September 1999. 24. A. A. Zabaniotou, A.J. Karabelas. Pyrolysis of Forestry Biomass By-Products and Agricultural Wastes. Presented at the PyNe (Pyrolysis Network for Europe) meeting. Hamburg, Germany. 25 June 1997. 25. D. Konstadinidis, A. Christodoulidis, A. Zabaniotou, A.J Karabelas. Design study of an installation for gas cleaning in refuse incineration plants. Proc of the 3 rd Conference on Environmental Science and Technology, Lesvos, September 1991. 26. A. Zabaniotou, M. Samolada. Research in biomass pyrolysis. Proc. of the Conference on Treatment technologies of biomass and municipal wastes. Thessaloniki, Thermi, 1997. 27. A. A. Zabaniotou, A.J. Karabelas. Pyrolysis of Forestry Biomass By-products and agricultural Wastes. Poster presentation in PyNE (Pyrolysis Network for Europe) meeting. Hamburg, Germany. 25 June 1997. 28. Zabaniotou, A. Karabelas. Pyrolysis of Biomass- scale up from laboratory to pilot-plant. Proc. of the 5 th National Congress of Alternatives Energies. Athenes, 1996. 29. A. Zabaniotou, A. Karabelas. A new pilot plant of biomass pyrolysis. Proc. of the 1 st National Congress of Chemical Engineers, Patras, 1996 30. Ν. Φιλιππόπουλος, Εταρία Ν. Φιλιππόπουλος, Νεωχορούδα Θεσσαλονίκης