Co je lignocelulózová biomasa

Pojmem „lignocelulózová biomasa" se označuje jakýkoli organický materiál rostlinného původu, jehož strukturální kostra se skládá ze tří hlavních polymerů: celulózy, hemicelulózy a ligninu. Tyto tři složky tvoří buněčné stěny všech dřevnatých a polodrřevnatých tkání: kmeny, větve, listy, stonky, skořápky, pecky.

Jde o nejhojnější formu obnovitelné biomasy na planetě: každý rok fotosyntéza fixuje přibližně 120 miliard tun uhlíku v lignocelulózové formě. Skutečně využívaný podíl pro energii je minimální; zbývající část se rozkládá a uvolňuje do atmosféry dříve absorbovaný uhlík.

Chemické složení a výkon při zplyňování

Chemické složení biomasy přímo určuje kvalitu produkovaného syntetického plynu a biouhlu:

  • Celulóza (38-50 %) - lineární polymer glukózy, rozkládá se při 315-400 °C a produkuje převážně nekondenzovatelné plyny (CO, H₂, CO₂). Vysoký obsah celulózy znamená dobrou výtěžnost syntetického plynu.
  • Hemicelulóza (23-32 %) - větvený polymer pentóz a hexóz, rozkládá se při 220-315 °C. Přispívá k počáteční fázi pyrolýzy s CO₂, CO, H₂O a lehkými dehty.
  • Lignin (15-25 %) - aromatický fenolický polymer, rozkládá se při 280-500 °C. Je hlavním zdrojem těžkých dehtů, ale také biouhlu s vysokým aromatickým obsahem: čím vyšší je obsah ligninu, tím stabilnější a hodnotnější je produkovaný BioGS Char.

Palivo: pelety z jakékoli rostlinné biomasy

BioGS-1.0 je provozován na pelety; systém je navržen tak, aby přijímal pelety vyrobené z jakéhokoli organického rostlinného materiálu: zemědělské zbytky, řezové odpady, lesní probírky, vedlejší produkty zpracování dřeva, stonky, skořápky, pecky.

Pelety mohou být použity čisté nebo v kombinaci s malým množstvím dřevní štěpky, skořápek suchého ovoce, pecek a podobných materiálů za podmínky, že granulometrie je kompatibilní s podávacím systémem a vlhkost zůstává v požadovaných parametrech.

  • Maximální vlhkost: 10 %. Proces zplyňování vyžaduje suchou biomasu: vlhkost vyšší než 10 % snižuje teplotu v oxidační zóně a zhoršuje kvalitu syntetického plynu. Pelety díky své povaze (vyráběny sušením a lisováním za tepla) dosahují typicky 6-8 % vlhkosti a tento požadavek splňují bez dodatečných úprav.
  • Granulometrie: pelety průměr 6-8 mm s délkou ≤ 40 mm; pro materiály v kombinaci (dřevní štěpka, pecky, skořápky) doporučená maximální velikost 20 mm. Jemné částice (prach, sypké piliny) je třeba v nadměrném množství vyhnout, protože způsobují kompaktaci lože v reaktoru.
  • Obsah popele: široká tolerance díky geometrii open core; pozornost je třeba věnovat biomasám s vysokým obsahem křemíku a draslíku (vinné matoliny, sláma atd.), které snižují teplotu tavení popelů a mohou podporovat tvorbu klinkeru.
  • Kompatibilní typy biomasy: tvrdé dřevo (buk, dub, jasan, habr), jehličnaté dřevo (jedle, borovice, modřín), zemědělské prořezy (vinná réva, oliva, ovocné stromy), skořápky a pecky (lískový ořech, mandle, vlašský ořech, oliva, třešeň), vedlejší produkty zpracování dřeva (hobliny, odpady z pily), průmyslové odpady organického rostlinného původu.

Tolerance k pryskyřicím je charakteristickým rysem oproti kotlům s přímým spalováním; přesto navzdory vysoké toleranci vůči tradičním spalovacím systémům existují určité typy biomasy, které jsou nevhodné, jako jsou bylinné biomasy s vysokým obsahem oxidu křemičitého (rýžové pluchy, obilná sláma, miscanthus): riziko klinkerizace v reaktoru a sklovitého znečistění hořáku je činí neslučitelnými se spolehlivým provozem. Pro podrobné pojednání o mechanismu poškození viz příslušný článek: Silika v biomase: skryté riziko pro plynové generátory.