Biomassa: de 7 belangrijkste verwerkingstechnieken

De 7 verwerkingsfasen in een biomassacentrale.

1. Ontvangst en voortransport
2. Voorbehandeling
3. Scheiding
4. Comminutie (deeltjesverkleining)
5. Opslag en conditionering
6. Eindconversie
7. Afvoer restproducten

1. Ontvangst en voortransport

Al naargelang het type aanvoer gebeurt het ontladen met kranen, hoppers, grijpers of dumpers. Voor het interne transport valt te denken aan:

• frontloaders / kranen voor het eerste transport, het voorbereiden van de voorraad en de juiste toevoer naar de verwerkingsinstallatie, of voor continu vervoer vanuit bijvoorbeeld een losput.
• trilgoten en schuifbodems, voor transport over korte(re) afstanden en voor nauwkeurige dosering: trillend voor lichte, fijne materialen en schuivend voor zware of grove materialen.

2. Voorbehandeling

Er zijn diverse voorbehandelingstechnieken, waaronder:

• hydrothermale voorbehandeling: de biomassa wordt behandeld met warm water (soms onder druk). Dit maakt de structuur losser en verwijdert hemicellulose.
• stoomexplosie(behandeling): de biomassa wordt behandeld met stoom onder hoge druk; door een razendsnelle en sterke drukverlaging breken de vezelstructuren open; zure of alkalische impregnatie versterkt dit effect.

In ontwikkeling zijn torrefractie – het ‘roosteren’ van de biomassa in een zuurstofarme omgeving bij 200 tot 320 °C − en de enzymatische afbraak van lignine of hemicellulose; beide technieken kennen al enkele nichetoepassingen.

3. Scheiding

Afhankelijk van het type biomassa vindt scheiding in gewenste en ongewenste fracties plaats met:

• brekers
  • hamermolen/hamerbreker, voor hout, stro, schors en andere vezelige biomassa
  • schijvenbreker, voor houtchips en agrarisch restmateriaal
  • walsbreker, voor vezelrijke of brosse biomassa
• zeefinstallaties
  • trommelzeven, voor grove scheiding van ongewenste delen
  • trilzeven, voor nauwkeuriger scheiding op deeltjesgrootte
• luchtclassificatie, voor scheiden van lichte en zware fracties (vuil, folie)

Metaalscheiding vindt plaats met behulp van magneetbanden of -trommels (ferro) en eddy current separators (non-ferro).

4. Comminutie

Dit is het verkleinen en uniformeren van het materiaal teneinde het contactoppervlak te vergroten. Verder verschilt het beoogde effect per proces:

• bij verbranding en vergassing: uniforme warmteontwikkeling en verbeterde procescontrole;
• bij vergisting: homogene materiaalsamenstelling en een betere mengbaarheid en stroming in de vergister;
• bij pyrolyse: uniforme reactieomstandigheden en consistente producthoeveelheden met voorspelbare eigenschappen.

Ook hiervoor worden hamermolens (maximale verkleining), schijvenbrekers (fijne, uniforme deeltjes) walsbrekers (gewenste korrelgrootte) ingezet, doorgaans echter van een ander type dan bij de voorbehandeling en scheiding het geval is.

5. Opslag en conditionering

Het actief beheren van materiaalcondities gedurende de opslag zodat het product geschikt is voor de volgende productiestappen. Afhankelijk van de aard van het materiaal en de gestelde eisen gebeurt dit

• in silo’s/bunkers met beluchting of roerwerken (voorkomt brugvorming);
• via conditionering: reductie van het vochtgehalte met behulp van banddrogers, trommeldrogers, lucht- of convectiedrogers, vacuümdrogers, infrarooddrogers, microwavedrogers of vloeistofdrogers en zon-droging.

6. Eindconversie

Het omzetten van materiaal naar de uiteindelijke energie- of productvorm, zoals warmte, elektriciteit, gas of geperste korrels van biomassa (pellets), in verbrandingscentrales, vergistingscentrales, vergassingscentrales of pyrolyse-installaties.

Een interessante variant bij verbrandingsinstallaties is co-firing: het gelijktijdig verstoken van twee of meer brandstoffen, bijvoorbeeld bio- en aardgas, houtpellets of landbouwafval met steenkool en houtchips met bruinkool.

7. Afvoer restproducten

Restproducten worden doorgaans afgevoerd door middel van een gecoördineerd mechanisch-logistiek transportsysteem:

• bij as en slakken (van verbranding):
  • vaak automatische verwijdering via transportbanden, schroeftransporteurs of luchttransport naar silo’s of bunkers.
  • afvoer naar recyclingbedrijven, landbouwgrond (bodemverbetering) of stortplaatsen.
• bij onverbrandbare resten of grof materiaal na vergassing of verbranding:
  • verzameling in containers, bunkers of opslagplaatsen;
  • periodieke afvoer naar verwerkingslocaties of stortplaatsen.
• bij vloeibare restproducten van natte biomassastromen, bijvoorbeeld digestaat:
  • via pompsystemen naar opslag- of transporttanks;
  • afvoer naar waterzuiveringsinstallaties of (als meststof) naar landbouwgrond.