VTT开发出新型气化技术可将生物质转化为运输用燃料和化学品

石瑜

芬兰VTT技术研究中心近期开发出一种具有可持续性的新型气化技术，该技术可以将林业副产物，如树皮、锯木屑和林业废弃物转化为运输用燃料和化学品。相比化石燃料，这种新技术可将二氧化碳排放量降低90%左右。

将这种新型气化技术的生产装置与公共供暖厂或林产工业的发电厂结合在一起，把生物质加工为如液烃、甲醇或甲烷等中间产物，后者可以在炼油厂进一步加工成可再生燃料或化学品。

VTT在最近完成的BTL2030项目中开发出这种新型气化技术，并进行了中试验证，评估了采用这一技术的工厂的竞争力。该项目开发的分散式发电方法，有效利用了生物质能。约55%的能量被转化为运输用燃料，另外20%～25%的能量可以用于小区居民供暖或转化成工业用蒸汽。与化石燃料相比，这项新技术减少了约90%的二氧化碳排放。

可持续性生物质能源在应对气候变化中发挥重要作用

据国际能源署（IEA）称，现代生物质能源在构建更清洁、可持续性更好的能源体系中发挥着关键作用。目前，生物质能源约占全球可再生能源消费量的50%。IEA估计，在2018-2023年间，生物质能源将成为可再生能源中增长速度最快的，长远来看，根据将全球变暖控制在2℃以内这一目标的要求，需要将生物质能源在全球能源消耗量的占比从目前的4.5%提高到2060年的17%左右。

尤其需要通过使用生物质能源来减少航空运输和海运的温室气体排放，而随着電动汽车的普及，生物质能源也应该作为陆路运输的备选燃料。利用林业副产品，以树皮、林业废弃物、回收木材、秸秆或其他生物质作为原料，不影响森林的碳汇效应，也不会和林产工业用原料或粮食生产产生竞争。

从副产品中获得全年供暖量

该工艺是基于VTT的低压、低温蒸汽气化技术、简易气体净化技术和小规模工业合成理念开发出来的。由于采用小规模技术理念，该工艺产生的热量可以全年供应使用，而且该工艺可以采用本地废料资源作为燃料。芬兰以前曾有过建设用气化技术生产柴油的规模较大工厂的计划，但是当地的废料资源无法满足原料需求。此外，这些大型工厂副产品的热量也无法得到充分利用，因此它们的能源效率一般都会低于60%。

预计工厂的竞争力将有大幅提升

“目前，欧洲计划兴建的装机容量超过300MW以上的大型气化厂还没有一个能够建成。建设所需的近10亿欧元的投资以及与新技术存在的风险，是项目无法按计划建成的主要原因。我们提供的小型化解决方案，使得建设第一个基于这项新技术的工厂更加容易获得资金支持，”VTT高级首席科学家Esa Kurkela解释说。

BTL2030项目团队估计，由本地废料制成的运输用燃料的生产成本预计为每升汽油或柴油0.8～1欧元。即使是在短期内，这项新技术的最终竞争力也要取决于原油和二氧化碳排放配额的价格，以及运输用可再生燃料的税费。而随着与之竞争的其他技术的原材料成本增加，这项新技术的竞争力必将显著增强。预计至少从2030年起，这一工艺将非常具有竞争力。该项目包括从发展中试规模，到示范工厂，以及与参与其中的企业共同将该技术进行产业化应用。

预计气化技术将有巨大的出口潜力

据专家估计，到2030年，芬兰对可持续性生物质燃料需求量将会占芬兰运输行业能源消耗量的30%左右。如用本国的废料资源来供应一半的需求，需要建造5～10个地方性综合能源工厂。欧盟委员会（European Commission）发布的可再生能源指令（RED2）将这类高级生物质燃料需求量设定在3.6%，相当于1100万t石油，这意味着仅在欧洲就需要建造约200座气化工厂。

除运输用燃料外，生物质气化技术还可用于生产可再生燃料，在多种化工过程中替代石油和天然气。另一方面，合成气的应用可以帮助实现若干循环经济目标，例如塑料和其他包装材料的闭环回收。

通过欧盟项目继续开展研究和开发工作

气化技术开发在VTT承担的两个欧盟“地平线2020计划”项目的支持下将继续进行下去。这些项目将聚焦气体净化技术和提高合成技术的效率，其目标是在位于芬兰Espoo的VTT Bioruukki中试中心展示和示范整个生物质燃料链性能。另一项正在开发的技术解决方案是一种基于生物质能、太阳能和风能的灵活混合技术，这种技术既可以只依靠生物质能运行，也可以通过电解来提高效率。这提供了一种将太阳能或风能作为可再生燃料储存的有效方法，并可使现有可用的生物质资源所产生的可再生燃料产量增加一倍。