生物質(zhì)轉(zhuǎn)化：將先進(jìn)的碳材料推向市場(chǎng)

　　隨著汽車(chē)、建筑、航空航天和電子行業(yè)對(duì)復(fù)合材料需求的擴(kuò)大，對(duì)生物基原料的高級(jí)碳材料的需求將會(huì)越來(lái)越大。但將新材料推向市場(chǎng)存在障礙。你的公司準(zhǔn)備好抓住這個(gè)市場(chǎng)機(jī)會(huì)了嗎？

　　自然資源研究所(Natural Resources Research Institute)是位于德盧斯的明尼蘇達(dá)大學(xué)(University of Minnesota)的應(yīng)用研究機(jī)構(gòu)，擁有一個(gè)試點(diǎn)示范規(guī)模的生物質(zhì)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)室，專(zhuān)門(mén)用于提供與行業(yè)相關(guān)的生產(chǎn)能力、支持商業(yè)化努力和降低私營(yíng)部門(mén)資本投資風(fēng)險(xiǎn)?，F(xiàn)場(chǎng)中試規(guī)模的水熱炭化裝置可以處理高含水率的生物質(zhì)，從而消除了在轉(zhuǎn)化為高碳產(chǎn)品之前干燥生物質(zhì)材料的步驟。

　　NRRI生物質(zhì)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)室使用旋轉(zhuǎn)干燥機(jī)和高溫窯爐結(jié)合成型設(shè)備生產(chǎn)以碳為基礎(chǔ)的天然原料。實(shí)驗(yàn)室獨(dú)特的干燥和烘烤能力可以將多種生物質(zhì)物種轉(zhuǎn)化為農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品，從木屑和森林殘?jiān)接衩捉斩捇蛄︷?。以碳為基礎(chǔ)的可持續(xù)原料包括活性炭、木炭團(tuán)塊、生物炭團(tuán)塊、固體生物燃料團(tuán)塊、先進(jìn)的接種載體和生物基肥料、先進(jìn)的塑料復(fù)合填料、生物炭粉以及其他高附加值的高碳產(chǎn)品。

　　市場(chǎng)，測(cè)試的機(jī)會(huì)

　　將生物質(zhì)原料炭化成所需的固定碳含量，可以產(chǎn)生各種聚合結(jié)構(gòu)，從2-4毫米(mm)的自由流動(dòng)球形顆粒到0.25-1.5英寸的固體生物燃料顆粒。根據(jù)不同的應(yīng)用，非常細(xì)的粉末材料，以良好的生產(chǎn)出致密成型產(chǎn)品。電池和電子應(yīng)用的先進(jìn)材料可以從加工后的生物質(zhì)中得到。

　　NRRI的實(shí)驗(yàn)室擁有旋轉(zhuǎn)壓塊機(jī)和顆粒成型機(jī)，以使足夠的碳化原料更加致密，從而能夠?qū)ιa(chǎn)出來(lái)的固體燃料進(jìn)行工業(yè)評(píng)估?，F(xiàn)場(chǎng)分析可用來(lái)驗(yàn)證和記錄燃料規(guī)格和化學(xué)成分，以滿(mǎn)足國(guó)際和國(guó)內(nèi)燃料標(biāo)準(zhǔn)。NRRI在創(chuàng)建先進(jìn)的集群以滿(mǎn)足目標(biāo)或期望的產(chǎn)品規(guī)格方面具有技術(shù)專(zhuān)長(zhǎng)?？梢詼y(cè)試各種粘合劑的有效性。實(shí)驗(yàn)室設(shè)備可以將克數(shù)配方用于試銷(xiāo)或性能測(cè)試和驗(yàn)證。NRRI與行業(yè)合作伙伴在各種R&D應(yīng)用和合同服務(wù)框架下共同工作。非燃料產(chǎn)品可以開(kāi)發(fā)為現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試或工業(yè)市場(chǎng)使用，如復(fù)合塑料。

　　設(shè)備概述

　　NRRI實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備包括以下這些：

　　煅燒窯：一種長(zhǎng)2英尺，寬24英尺的回轉(zhuǎn)窯，能夠在250到950攝氏度的溫度下，每天生產(chǎn)多達(dá)6噸的木質(zhì)生物質(zhì)芯片，并將其轉(zhuǎn)化為高能量的原料。NRRI已經(jīng)證明有能力提供統(tǒng)一的、干燥的固體產(chǎn)品，滿(mǎn)足與西方煤炭類(lèi)似的燃料規(guī)格。此外，焦碳和活性炭是新產(chǎn)品，可以生產(chǎn)與賦予既定的能力。該窯能夠?qū)⒉牧霞庸さ?150度的高溫。

　　水熱碳化：一種半連續(xù)的、每天20公斤的水熱管反應(yīng)器，能夠?qū)竦?、草質(zhì)或纖維狀的生物質(zhì)原料轉(zhuǎn)變成各種形式和形狀，從顆粒到煤球到2-3毫米球形團(tuán)塊，再到精細(xì)分割的生物炭粉末和填料。

　　致密化設(shè)備：

　　•Komarek B220： 15馬力，12英寸旋轉(zhuǎn)式壓塊機(jī)，具有多個(gè)大小的口袋和模具，最高可達(dá)300磅/小時(shí)的產(chǎn)量。

　　•CPM40馬力制粒機(jī)：每小時(shí)產(chǎn)量可達(dá)500磅，配備多種模具，從八分之一英寸到四分之一英寸不等，甚至三到四英寸見(jiàn)方。

　　•Hobart擠出機(jī)：5英寸螺絲，3-4毫米模板。將濕的糊狀原料轉(zhuǎn)化為3-4毫米的擠出物。

　　•30英寸涂層球形化器：可將濕式生物炭或生物煤擠出物轉(zhuǎn)化為3-4毫米的球形涂層顆粒，如用于化肥行業(yè)的顆粒。

　　未來(lái)的處理設(shè)備包括一個(gè)示范規(guī)模的移動(dòng)床碳化系統(tǒng)，目前該設(shè)施正在安裝，以補(bǔ)充基于窯爐的過(guò)程。2019年晚些時(shí)候，一個(gè)新的蒸汽鍋爐系統(tǒng)將被實(shí)施，能夠使用生物燃料生產(chǎn)100千瓦的電力，并與電網(wǎng)直接連接。

　　NRRI生物質(zhì)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)室目前的技術(shù)，以及2019年底即將推出的新型加熱系統(tǒng)和先進(jìn)發(fā)電機(jī)，可以加快生物質(zhì)向新的市場(chǎng)機(jī)遇的轉(zhuǎn)變，降低行業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

　　聯(lián)系人：Don Fosnacht，NRRI能源項(xiàng)目主任

　　dfosnach@d.umn.edu

　　（原文來(lái)自：生物質(zhì)雜志 中國(guó)新能源網(wǎng)綜合）