Wstępne suszenie biomasy dla paliw odnawialnych – niezawodne rozwiązanie od STELA

Świeżo dostarczone drewno odpadowe lub inny materiał biogenny wykazuje zazwyczaj zawartość wilgoci od 40 do ponad 60%. Instalacje pirolizy, zgazowania i HTL wymagają jednak ściśle określonej, równomiernej wilgotności wejściowej, aby pracować stabilnie i z maksymalną wydajnością: zbyt wilgotny materiał obniża wartość opałową, destabilizuje prowadzenie procesu i zmniejsza uzysk paliwa z każdej tony zastosowanej biomasy. Suszenie nie jest więc opcjonalnym etapem wstępnym, lecz koniecznością technologiczną dla niemal każdego procesu konwersji.

Wymagania różnią się znacznie w zależności od procesu. Dla szybkiej pirolizy wilgotność resztkowa poniżej 10% jest uznawana za wartość orientacyjną, aby uzyskać stabilne uzyski oleju pirolitycznego. W przypadku zgazowania i hydrotermalnego upłynniania (HTL) wartości docelowe różnią się bardziej w zależności od producenta instalacji i prowadzenia procesu – przykładowo w przypadku HTL może wystarczyć już bardziej umiarkowane suszenie wstępne, ponieważ sam proces pracuje z wodą jako medium reakcyjnym. Firma STELA projektuje suszarnię dokładnie pod kątem wartości docelowej uzgodnionej z producentem instalacji.

Wszystkie trzy procesy przekształcają stałą biomasę w produkty pośrednie o wyższej zawartości energii, ale różnią się zasadniczo warunkami procesowymi i produktami. Piroliza polega na podgrzewaniu biomasy przy braku tlenu (w przypadku szybkiej pirolizy do około 450–600 °C) i wytwarza głównie olej pirolityczny oraz biowęgiel i gaz jako produkty uboczne. Zgazowanie odbywa się w wyższych temperaturach przy ograniczonej ilości tlenu lub pary i wytwarza gaz syntezowy (CO i H₂) jako bazę dla paliw typu Fischer-Tropsch, metanolu lub syntetycznego gazu ziemnego. Upłynnianie hydrotermalne (HTL) natomiast wykorzystuje wodę jako medium reakcyjne pod wysokim ciśnieniem i w umiarkowanych temperaturach, przekształcając biomasę bezpośrednio w bioolej. Dla suszenia ta różnica jest kluczowa: piroliza i zgazowanie wymagają suchej, ściśle zdefiniowanej wilgotności wejściowej (w przypadku szybkiej pirolizy poniżej 10%), podczas gdy w przypadku HTL – która i tak pracuje z wodą – często wystarcza bardziej umiarkowane suszenie wstępne. Firma STELA w każdym przypadku projektuje suszarnię pod kątem wartości docelowej uzgodnionej z producentem instalacji.

Wysuszona biomasa ma wyższą wartość opałową i zapewnia wyższą, bardziej stabilną wydajność biooleju, gazu syntezowego lub innych produktów pośrednich. Mniejsza masa wynikająca z usunięcia wody obniża również koszty transportu. Jeśli suszarnia – jak w przykładzie praktycznym Arbios Biotech – jest zasilana nadmiarowym ciepłem procesowym z samego procesu konwersji, koszty operacyjne suszenia dodatkowo znacznie spadają, ponieważ nie jest wymagana dodatkowa energia pierwotna.

Tak. Kluczową zaletą w obszarze paliw odnawialnych jest to, że instalacje konwersji często same wytwarzają ciepło odpadowe, które można bezpośrednio wykorzystać do wstępnego suszenia – tak jak w projekcie Arbios Biotech, gdzie suszarnia taśmowa wykorzystuje znaczną część nadmiarowego ciepła procesowego z procesu HTL. Suszarnie taśmowe STELA są ponadto kompatybilne z olejem termalnym, parą nasyconą lub ciepłą wodą z kogeneracji i nie wymagają ciepła odpadowego do działania – wykorzystują je, jeśli jest dostępne, w celu obniżenia kosztów.

Suszarnie taśmowe STELA przetwarzają pełne spektrum biogennych materiałów wsadowych: pozostałości drzewne z lasu, odpady tartaczne, takie jak kora i zrębki, materiał z pielęgnacji krajobrazu oraz pozostałości rolnicze, takie jak słoma i pozostałości pożniwne. Ponieważ materiały te mogą znacznie różnić się wilgotnością, wielkością cząstek i składem w zależności od pochodzenia i pory roku, automatyczna regulacja wilgotności końcowej jest standardowym elementem wyposażenia suszarni STELA. W firmowym centrum technicznym można wcześniej przeprowadzić próby suszenia, aby dokładnie dostosować instalację do danego materiału.

Zależy to od konkretnego projektu. W projekcie Arbios Biotech suszarnia taśmowa STELA przetwarzała odpady tartaczne o wielkości cząstek poniżej 25 mm przy przepustowości do 80 m³/h. Inne wielkości cząstek i mieszanki materiałów są możliwe, ale wymagają specyficznych dla projektu dostosowań w konfiguracji taśmy i technice podawania – w tym zakresie firma STELA doradza w ramach planowania projektu.

Suszarnie bębnowe pracują z temperaturami procesowymi znacznie przekraczającymi 120 °C. Może to wiązać się z kilkoma wadami w przypadku biogennych materiałów wsadowych: zwiększonym uwalnianiem lotnych związków organicznych (LZO), wyższym ryzykiem pożaru i wybuchu oraz – w zależności od procesu konwersji – niepożądanymi termicznymi reakcjami wstępnymi w materiale wyjściowym. Suszarnie taśmowe STELA pracują w zakresie temperatur od 60 do 120 °C, suszą materiał delikatnie – produkt opuszcza suszarnię zazwyczaj w temperaturze poniżej 40 °C – i mogą być zasilane bezpośrednio dostępnym ciepłem odpadowym z procesu konwersji, czego suszarnie bębnowe w praktyce często nie potrafią. Przepuszczalna dla powietrza warstwa suszonego materiału działa ponadto jak samooczyszczający się filtr, dzięki czemu z reguły nie jest wymagana oddzielna instalacja filtracji powietrza wylotowego.

Rozporządzenie ReFuelEU Aviation nakłada na linie lotnicze w UE stopniowo rosnący obowiązek udziału paliw zrównoważonych (SAF): 2% od 2025 r., 6% od 2030 r., 20% od 2035 r. i 70% od 2050 r. Rosnąca część tego zapotrzebowania musi być pokrywana poprzez procesy oparte na biomasie, takie jak piroliza, zgazowanie lub HTL, a także poprzez paliwa syntetyczne, ponieważ wykorzystanie zużytych olejów spożywczych (UCO) jest ograniczone limitem RED-III. W średnim okresie rośnie zatem również popyt na efektywnie przygotowaną bazę surowców biogennych – oraz na niezbędną do tego technikę suszenia.

Biowęgiel to stały, bogaty w węgiel produkt uboczny powstający podczas pirolizy biomasy. Zyskuje on na znaczeniu gospodarczym, ponieważ otwiera kilka ścieżek przychodów: jako polepszacz gleby w rolnictwie, jako długoterminowy pochłaniacz CO₂ w ramach certyfikatów usuwania dwutlenku węgla (Carbon Removal), a także jako środek redukujący lub nośnik węgla w procesach przemysłowych. Warunkiem uzyskania stabilnej jakości biowęgla – podobnie jak w przypadku wysokiej wydajności oleju pirolitycznego – jest określona, niska wilgotność wejściowa biomasy. Właśnie tutaj z pomocą przychodzi suszenie wstępne za pomocą suszarni taśmowej STELA: doprowadza ona materiał wyjściowy równomiernie do zakresu wilgotności wymaganego przez proces pirolizy. To, czy i w jakim zakresie STELA może również zapewnić dosuszanie lub kondycjonowanie gotowego biowęgla, należy wyjaśnić w zależności od projektu.

Pyły biomasy mogą podczas procesu suszenia tworzyć wybuchowe mieszaniny pyłowo-powietrzne. Firma STELA uwzględnia to poprzez dostosowane środki konstrukcyjne, odciąg pyłu i systemy monitorowania oraz – tam, gdzie jest to wymagane – poprzez pełną koncepcję ochrony przeciwwybuchowej w oparciu o ocenę ryzyka CE. Konkretnie niezbędne środki zależą od suszonego produktu, charakterystyki pyłu oraz lokalnych przepisów i są oceniane wspólnie z klientem już na wczesnym etapie sprzedaży.

Ogólne stwierdzenie nie jest możliwe bez konkretnych danych projektowych – decydujące znaczenie mają przepustowość, wilgotność wejściowa, dostępne ciepło odpadowe z procesu konwersji oraz wartość rynkowa wytworzonego paliwa lub produktu pośredniego. Jeśli suszarnię można eksploatować – jak w projekcie Arbios Biotech – przy użyciu nadmiarowego ciepła procesowego, dodatkowe zapotrzebowanie na energię znacznie spada, co pozytywnie wpływa na czas amortyzacji. W ramach doradztwa projektowego STELA sporządza indywidualną kalkulację opłacalności.

BT (szerokości taśmy 6200 i 8400 mm) to suszarnia o wysokiej wydajności dla zakładów o dużej przepustowości biomasy, np. w zintegrowanych lokalizacjach biorafinerii – model BT 1/6200-12 jest na przykład używany w Arbios Biotech. BTL (szerokości taśmy 2000 i 3000 mm) nadaje się do instalacji pilotażowych oraz projektów o mniejszej lub zmiennej przepustowości. Oba typy działają według tej samej zasady technologii procesowej i można je indywidualnie konfigurować; w razie potrzeby można dodatkowo zintegrować odzysk ciepła RecuDry®.

Tak. Suszarnie STELA są dostarczane jako jednostki gotowe do użycia (pod klucz) i można je zintegrować zarówno z istniejącymi układami zakładów, jak i z nowo planowanymi projektami typu greenfield. Właśnie w przypadku nowatorskich procesów konwersji, takich jak HTL, których parametry procesowe są często opracowywane indywidualnie dla projektu, STELA ściśle współpracuje z wykonawcą instalacji, aby precyzyjnie zaprojektować suszarnię pod kątem dalszego procesu – od pierwszych obliczeń projektowych aż po uruchomienie.

Suszarnie taśmowe STELA są zaprojektowane do pracy ciągłej 24/7 i zazwyczaj pracują od 2000 do 2500 godzin bez przerwy. Sama taśma susząca – przy ponad 25-letnim doświadczeniu praktycznym – ma trwałość do 40 000 godzin pracy i w razie potrzeby może zostać wymieniona przez personel operatora – zazwyczaj w ciągu 4 do 6 godzin przez dwuosobowy zespół. Zmiana produktu jest możliwa bez opróżniania suszarni, co minimalizuje przestoje, zwłaszcza przy zmieniających się surowcach. Roczne koszty konserwacji wynoszą z doświadczenia około 1% pierwotnej ceny zakupu. W przypadku zastosowań w obszarze paliw odnawialnych – zazwyczaj w ciągłym trybie zmianowym – ten niski nakład na konserwację jest ważnym czynnikiem dla ogólnej opłacalności instalacji konwersji.