Năng Lượng Sinh Khối

Translated from English to Vietnamese - www.onlinedoctranslator.com

J Sci Food Agric86: 1755–1768 (2006)

Tạp chí Khoa học Thực phẩm và Nơng nghiệp

Kiểm tra lại

Sinh khối cho năng lượng
Tony Bridgwater∗
Nhóm nghiên cứu năng lượng sinh học, Đại học Aston, Birmingham B4 7ET, Vương quốc Anh

Tóm tắt: Năng lượng sinh học hiện được chấp nhận là có tiềm năng cung cấp phần chính trong các dự báo về năng
lượng tái tạo trong tương lai như nhiên liệu sinh học ở dạng nhiên liệu khí, lỏng hoặc rắn hoặc điện và nhiệt. Có ba
con đường chính để cung cấp các loại nhiên liệu sinh học này - chuyển đổi nhiệt, chuyển đổi sinh học và chuyển đổi
vật lý - tất cả đều sử dụng một loạt các cấu hình và thiết kế lị phản ứng hóa học. Đánh giá này tập trung vào các
q trình chuyển đổi nhiệt hóa để có hiệu suất cao hơn, chi phí thấp hơn và tính linh hoạt cao hơn trong việc cung
cấp nhiều lựa chọn năng lượng, nhiên liệu và hóa chất. Các cơng nghệ khí hóa và nhiệt phân nhanh được mơ tả, đặc
biệt là các lị phản ứng đã được phát triển để cung cấp các điều kiện cần thiết để tối ưu hóa hiệu suất. Các sản
phẩm chính có thể được tạo ra như khí đốt,
-2006 Hiệp hội Cơng nghiệp Hóa chất
Từ khóa:sinh khối; năng lượng sinh học; nhiệt phân; khí hóa; nhiên liệu sinh học

GIỚI THIỆU
Năng lượng tái tạo ngày càng có tầm quan trọng trong
việc ứng phó với những lo ngại về mơi trường và an ninh
của các nguồn cung cấp năng lượng. Biomass là duy nhất
trong việc cung cấp nguồn cacbon cố định có thể tái tạo
duy nhất, là một thành phần thiết yếu để đáp ứng nhiều
yêu cầu về nhiên liệu và hàng tiêu dùng của chúng ta. Gỗ,
cây hàng năm và phụ phẩm nông, lâm nghiệp là một số

nguồn năng lượng tái tạo chính hiện có. Các thành phần
có thể phân hủy sinh học của chất thải rắn đô thị (MSW) và
chất thải thương mại và công nghiệp cũng là những
nguồn năng lượng sinh học quan trọng, mặc dù đặc biệt
trong trường hợp CTRSH, chúng có thể cần được xử lý
rộng rãi trước khi chuyển đổi. Biomass được coi là nguồn
năng lượng tái tạo có tiềm năng cao nhất để đóng góp vào
nhu cầu năng lượng của xã hội hiện đại cho cả các nền
kinh tế phát triển và đang phát triển trên toàn thế giới.1,2
Ngoài ra, năng lượng từ sinh khối dựa trên lâm nghiệp
luân canh ngắn ngày và các cây năng lượng khác có thể
đóng góp đáng kể vào các mục tiêu của Nghị định thư
Kyoto trong việc giảm phát thải khí nhà kính và giảm nhẹ
các vấn đề liên quan đến biến đổi khí hậu.3
Nhiên liệu sinh khối và các chất cặn bã có thể được
chuyển đổi thành năng lượng thơng qua các q trình
nhiệt, sinh học và cơ học hoặc vật lý được tóm tắt trong
Hình 1.4Chế biến nhiệt hiện đang thu hút sự quan tâm
nhiều nhất ở Châu Âu và Canada trong khi sản xuất
ethanol đang là tâm điểm chú ý ở Hoa Kỳ vì lý do an ninh
nguồn cung. Khí hóa theo truyền thống đã nhận được
nhiều hỗ trợ RD&D nhất vì nó mang lại hiệu quả tiềm năng
cao hơn so với đốt cháy. Quá trình nhiệt phân nhanh vẫn
đang ở giai đoạn phát triển tương đối sớm nhưng mang
lại những lợi ích của nhiên liệu lỏng với đồng thời

lợi thế của việc lưu trữ và vận chuyển dễ dàng cũng
như hiệu suất phát điện cao hơn có thể so sánh được ở
quy mơ hoạt động nhỏ hơn có thể đạt được từ các hệ
thống năng lượng sinh học so với các hệ thống sử

dụng nhiên liệu hóa thạch. Hệ thống đốt được phổ
biến rộng rãi ở quy mơ gia đình, cơng nghiệp nhỏ và
tiện ích; các quá trình chuyển đổi sinh học (lên men và
tiêu hóa) và chế biến cơ học (ví dụ như dầu thực vật)
được thiết lập tốt và tất cả đều được cung cấp thương
mại với đảm bảo hiệu suất. Do đó, đánh giá này tập
trung vào các q trình chuyển đổi nhiệt của khí hóa và
nhiệt phân vì chúng mang lại hiệu suất chuyển đổi cao,
chi phí cạnh tranh tiềm năng và tính linh hoạt đáng kể
trong quy mơ hoạt động và phạm vi sản phẩm.
Sự khác biệt chính giữa chuyển đổi nhiệt và sinh học
là chuyển đổi sinh học tạo ra các sản phẩm đơn lẻ hoặc
cụ thể như etanol hoặc khí sinh học (chứa tới 60%
mêtan) và là một quá trình chậm, thường mất hàng
giờ, ngày, tuần (lên men kỵ khí và phân hủy ở trang
trại ) hoặc năm (khí bãi rác bằng cách phân hủy) để các
phản ứng được hoàn thành. Sự chuyển đổi nhiệt tạo ra
nhiều sản phẩm phức tạp và thường phức tạp, với các
chất xúc tác thường được sử dụng để cải thiện chất
lượng hoặc phổ của sản phẩm, và diễn ra trong thời
gian phản ứng rất ngắn, thường là vài giây hoặc vài
phút. Bảng 1 tóm tắt một số sản phẩm chính có thể thu
được bằng cách chế biến sinh khối.
Một quy trình thương mại để thực hiện các sản phẩm
năng lượng và nhiên liệu từ sinh khối bao gồm một hệ
thống sản xuất sinh khối và năm giai đoạn chính trong
nhà máy chuyển đổi:4

1 Sản xuất sinh khối như một vòng quay ngắn,
chẳng hạn như liễu; tàn dư rừng; thu hoạch hàng năm

∗Thư từ tới: Tony Bridgwater, Nhóm Nghiên cứu Năng lượng Sinh học, Đại học Aston, Birmingham B4 7ET, Vương quốc Anh
E-mail:

(Nhận ngày 20 tháng 12 năm 2005; phiên bản sửa đổi nhận được ngày 22 tháng 3 năm 2006; chấp nhận ngày 23 tháng 6 năm 2006) Xuất bản
trực tuyến ngày 31 tháng 7 năm 2006;DOI: 10.1002 / jsfa.2605

-2006 Hiệp hội Cơng nghiệp Hóa chất.J Sci Food Agric0022–5142 / 2006 / $ 30,00


T. Bridgwater
Nhiệt

sự hốn cải

Sinh học

sự hốn cải

Cơ khí

sự hốn cải

Nhiệt phân

Sản phẩm

Thị trường

Dầu sinh học

Hóa chất

Khí đốt

Khí hóa

Đốt cháy

Nhiệt

Nhiệt

Lên men

Ethanol

Tiêu hóa

Điện lực

Khí sinh học

Vận chuyển

Cơ khí

nhiên liệu vv

Dầu hiếp dâm

Hình 1.Quy trình chuyển đổi, sản phẩm và ứng dụng.
Bảng 1.Các sản phẩm chính từ chuyển đổi sinh khối4

Sản phẩm
Nhiên liệu

chất phụ gia

Cồn

Sinh học
Chế biến

√
√

than củi

Vật lý
Chế biến

√
√

Nhiên liệu kiểu diesel

Fischer – Tropsch
chất lỏng
Dầu nhiên liệu

Khí ga

Xăng
Hydrogen

Hóa chất
Axeton
Than hoạt tính
Butanol

Ethanol
Phân bón

Hóa chất tốt
Phụ gia thực phẩm

Hydrogen

Mêtan
Metanol

Nhiệt
Chế biến

√
√
√
√
√

√
√
√

√
√
√
√
√
√
√
√
√
√

5 Chuyển đổi sản phẩm chính thành sản phẩm có thể bán được trên thị trường

√

√

Nhựa

√
√
√
√
√
√
√

√

cây trồng, chẳng hạn như miscanthus; và phụ phẩm nông
nghiệp, chẳng hạn như rơm rạ. Điều này bao gồm thu hoạch,
chế biến tại hiện trường như băm nhỏ và vận chuyển đến nhà
máy chuyển đổi

2 Tiếp nhận nguồn cấp dữ liệu, lưu trữ, xử lý và tiền xử lý

để chuẩn bị sinh khối cho quá trình chuyển đổi
tiếp theo

3 Chuyển đổi sinh khối rắn sang dạng dễ sử dụng hơn
năng lượng bằng các phương pháp như khí hóa hoặc nhiệt
phân 4 Tinh chế hoặc làm sạch sản phẩm sơ cấp

1756

sản phẩm cuối cùng như điện, nhiệt, nhiên liệu sinh học lỏng
hoặc hóa chất

NGUỒN BIOMASS

Sinh khối là một nguồn tài nguyên lan tỏa, phát sinh
trên những khu vực rất rộng lớn, do đó địi hỏi những
diện tích đất lớn với các vấn đề hậu cần đáng kể trong
thu gom và vận chuyển cũng như chi phí cao. Điển hình
là cây trồng bền vững với diện tích 10 tấn ha khơ−1y−1
sinh khối gỗ có thể được sản xuất ở Bắc Âu, tăng lên có
thể là 15 hoặc có thể là 20 khơ; 1 năm−1cho cây năng

lượng ở Nam Âu. Như vậy diện tích 1 km2hoặc 100 ha
sẽ sản xuất 1000 ty khơ−1, đủ cho công suất đầu ra là
150 kWeở hiệu suất chuyển đổi thấp hoặc 300 kWevới
hiệu suất chuyển đổi cao. Do đó, rất khó để hình dung
các nhà máy phát điện dựa trên sản xuất sinh khối bản
địa lớn hơn nhiều so với khoảng 30–40MWebất cứ nơi
nào ở Châu Âu và thậm chí những nơi này sẽ yêu cầu
diện tích trồng khoảng 100 km2.
Một điều phức tạp nữa đối với hầu hết các dạng sinh khối là
tính thời vụ của chúng: cây trồng rừng và cây trồng có vỏ bọc
chỉ có thể được thu hoạch trong những tháng mùa đơng, và
cây năng lượng và phụ phẩm nơng nghiệp thậm chí còn theo
mùa hơn, thường chỉ trồng trong vài tháng một năm. Do đó
phải cung cấp rộng rãi cho việc lưu trữ. Một giải pháp cho vấn
đề này là một hệ thống đa nhiên liệu và những nỗ lực ngày
càng tăng đang được tiến hành để phát triển các quy trình có
thể xử lý một số loại nhiên liệu khác nhau, hỗn hợp hoặc riêng
biệt.5Quan điểm hiện tại là ngay cả những nhà máy này cũng
có kích thước hạn chế, với kích thước nhà máy điển hình là 5–
15MWecó khả năng chiếm lĩnh thị trường trong ngắn hạn. Tuy
nhiên, ở những địa điểm có các hoạt động cơng nghiệp rộng
rãi gần các khu rừng được quản lý, việc lắp đặt các nhà máy
nhiệt và điện kết hợp năng lượng sinh học (CHP) quy mơ lớn
và đốt q trình này là khả thi về mặt kỹ thuật và hấp dẫn về
mặt kinh tế.

J Sci Food Agric86: 1755–1768 (2006)

DOI: 10.1002 / jsfa

Sinh khối cho năng lượng

bã để cung cấp nhiệt cho công nghiệp địa phương. Chất thải
sinh học và chất thải nông nghiệp rất giống nhau về sự phát
sinh của chúng, với hầu hết các ngành công nghiệp châu Âu
sản xuất riêng lẻ số lượng vật liệu tương đương, mặc dù tổng
số chung của khu vực và quốc gia có thể là đáng kể.

CÁC Q TRÌNH CHUYỂN ĐỔI NHIỆT
Có ba q trình nhiệt chính - nhiệt phân, khí hóa và
đốt cháy - có sẵn để chuyển đổi sinh khối sang dạng
năng lượng hữu ích hơn. Hình 2 tóm tắt các sản
phẩm và ứng dụng của chúng. Đốt cháy đã là một
công nghệ thương mại phổ biến với các ứng dụng ở
hầu hết các nước công nghiệp và đang phát triển và
sự phát triển tập trung vào việc giải quyết các vấn
đề mơi trường. Q trình đốt cháy được thiết lập và
thực hành rộng rãi với nhiều ví dụ về các ứng dụng
nhà máy và đồng đốt chuyên dụng.6

sau phần nhiệt phân nhanh. Trong khí hóa bằng cách oxy
hóa một phần, cả khí và chất lỏng và sản phẩm rắn của
q trình nhiệt phân sau đó phản ứng với chất oxy hóa thường là khơng khí, mặc dù có thể sử dụng oxy - để tạo
ra các khí vĩnh cửu CO, CO.2, H2, và lượng khí hydrocacbon
ít hơn. Trong q trình khí hóa bằng hơi nước hoặc nhiệt
phân, than được đốt trong một lị phản ứng thứ cấp để
hâm nóng cát nóng cung cấp nhiệt cho q trình khí hóa.4

Thành phần của khí từ q trình khí hóa than và q

trình oxy hóa một phần của các sản phẩm nhiệt phân
khác bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, bao gồm thành
phần thức ăn, hàm lượng nước, nhiệt độ phản ứng và
mức độ oxy hóa của các sản phẩm nhiệt phân. Tuy
nhiên, thành phần tổng thể về cơ bản là thành phần
cân bằng của hệ C – H – O ở nhiệt độ khí hóa. Các kim
loại kiềm trong sinh khối hoạt động như một chất xúc
tác hiệu quả để thúc đẩy các phản ứng khí hóa.

Hiện trạng cơng nghệ khí hóa sinh khối

Khí nhiên liệu có thể được sản xuất từ sinh khối và các vật
liệu liên quan bằng cách oxy hóa một phần để tạo ra hỗn hợp
khí carbon monoxide, carbon dioxide, hydro và metan với nitơ
nếu khơng khí được sử dụng làm chất oxy hóa, hoặc bằng hơi
nước hoặc khí hóa nhiệt phân. Bảng 2 tóm tắt các sản phẩm
chính trong từng trường hợp.

Q trình khí hóa là một chuỗi các phản ứng liên kết với
nhau: bước đầu tiên, làm khơ, là một q trình tương đối
nhanh. Bước thứ hai, nhiệt phân, cũng tương đối nhanh
nhưng nó là một quá trình phức tạp làm phát sinh các
chất ta rơ gây ra rất nhiều vấn đề trong q trình khí hóa.
Q trình nhiệt phân xảy ra khi đốt nóng nhiên liệu rắn
đến 300–500◦C trong điều kiện khơng có chất oxi hóa, tạo
ra than rắn, hydrocacbon ngưng tụ hoặc hắc ín và các chất
khí. Sản lượng tương đối của than, chất lỏng và khí chủ
yếu phụ thuộc vào tốc độ đốt nóng và nhiệt độ cuối cùng,
và điều này sẽ được thảo luận

Chuyển đổi

Nhiệt phân

Khí hóa

Sơ đẳng

Một số cấu hình bộ khí hóa đã được phát triển. Một cuộc
khảo sát gần đây về các nhà sản xuất thiết bị khí hóa cho
thấy 75% thiết bị khí hóa được cung cấp thương mại là
50
Hiệu quả (%)

Khí hóa

40
Chất lỏng được

30
20
10
0

Rút tiền

0,1

10

1000

Hình 3.Mối quan hệ giữa công nghệ, quy mô và hiệu quả sản xuất
điện.

Thị trường

Kho

than củi

Dầu sinh học

Kho

Hóa chất

Nhiệt

100

Sản lượng (MWe)

Tuabin

Động cơ

Đốt cháy

1

Char

Khí đốt

Entrained f Thấp

Driêngdcái bè

Chuyển đổi

sản phẩm

d

CFB

Điện lực

CHP

Nồi hơi

Nhiệt
Hình 2.Các quá trình chuyển đổi sinh khối bằng nhiệt.

J Sci Food Agric86: 1755–1768 (2006)
DOI: 10.1002 / jsfa

1757

T. Bridgwater
Ban 2.Các phương thức khí hóa nhiệt4
Phương pháp

Bình luận

Oxy hóa một phần với khơng khí

Các sản phẩm chính là CO, CO2, H2, CH4, N2và hắc ín, tạo ra một loại khí có giá trị nhiệt thấp là

Ơxy hố một phần bằng ơxy

phẩm chính là CO, CO2, H2, CH4và hắc ín (khơng có N2), tạo ra một khí có giá trị đốt nóng trung bình là

∼5 MJ m−3. Các vấn đề về sử dụng có thể phát sinh trong quá trình đốt cháy, đặc biệt là trong các tuabin khí. Các sản

∼10–12 MJ m−3. Chi phí cung cấp và sử dụng oxy được bù đắp bằng một loại khí nhiên liệu có chất
lượng tốt hơn. Sự cân bằng rất cân bằng.
Khí hóa hơi nước (nhiệt phân)

Các sản phẩm chính là CO, CO2, H2, CH4và hắc ín tạo ra một loại khí có giá trị gia nhiệt trung bình là

∼15–20 MJ m−3. Q trình này có hai giai đoạn: lị phản ứng sơ cấp tạo ra khí và than đá, cát và than
đá được chuyển đến lò phản ứng thứ hai, nơi than đá được đốt cháy với khơng khí để làm nóng lại
cát, sau đó được tuần hồn lại lị phản ứng thứ nhất để cung cấp nhiệt cho phản ứng. Giá trị gia
nhiệt khí đạt cực đại do hàm lượng khí metan và hydrocacbon cao hơn, nhưng với chi phí là hiệu
suất tổng thể thấp hơn do mất cacbon trong lị phản ứng thứ hai.

Sức ép

Máy lọc khí điều áp hoạt động dưới áp suất thường từ 15–50 bar. Cả vốn và hoạt động
chi phí cao hơn đáng kể đối với hoạt động có áp suất, mặc dù ở một mức độ nào đó, chi phí này được cân
bằng nhờ tiết kiệm từ việc giảm kích thước bình và đường ống, tránh sử dụng máy nén khí cho tuabin khí
và hiệu suất cao hơn. Cho ăn dạng lỏng dưới dạng dầu sinh học hoặc bùn có lợi ích kinh tế và hoạt động
đáng kể so với cho ăn sinh khối dạng rắn. Hoạt động điều áp thường được thực hiện với oxy.

Ôxy

Sử dụng oxy, thường với hoạt động áp suất, cho nhiệt độ phản ứng cao hơn và do đó
mức độ hắc ín thấp hơn; thiết bị nhỏ hơn và do đó chi phí thấp hơn do khơng có nitơ; và khí chất lượng
cao hơn cho cả phát điện và tổng hợp nhiên liệu lỏng. Tuy nhiên, có một khoản chi phí năng lượng và tài
chính đáng kể liên quan đến việc sử dụng và cung cấp ôxy, từ cả việc mua sắm và các biện pháp bổ sung
cần thiết để giảm thiểu các mối nguy trong việc xử lý và sử dụng.

downdraft, 20% là giường chất lỏng (bao gồm cả tầng chất
lỏng tuần hồn), 2,5% là dịng chảy cập nhật và 2,5% là các
loại khác.7Phạm vi của các cơng nghệ khí hóa và những ưu
điểm và nhược điểm của chúng được tóm tắt dưới đây4,7và
trong Hình 3.

Các thiết bị lọc khí hạ lưu trong khí quyển rất hấp
dẫn đối với các ứng dụng quy mô nhỏ lên đến khoảng
1.5MWthứ tựvì có một thị trường rộng lớn ở cả các nền
kinh tế phát triển và đang phát triển. Mặc dù một số
cấu hình vẫn gặp vấn đề với việc loại bỏ hiệu quả hắc ín
và các hạt, nhưng đã có những tiến bộ đáng kể và đảm
bảo hiệu suất ngày càng được cung cấp.số 8

Biomass Engineering là một công ty đã đạt được tiến bộ
đáng kể trong lĩnh vực này với việc vận hành thành công
các động cơ và thiết bị ngoại vi vi mơ.9
Các thiết bị khí hóa cập nhật khí quyển dường như khơng có ít
sức hấp dẫn trên thị trường đối với các ứng dụng điện. Mặc dù
điều này có thể là do hàm lượng hắc ín cao trong khí nhiên liệu,
nhưng những phát triển gần đây trong q trình crackinh hắc ín
đã chỉ ra rằng có thể đạt được mức độ rất thấp từ các lò phản ứng
crackinh nhiệt / xúc tác chuyên dụng ở hạ lưu thiết bị khí hóa. Một
lý do có thể khác là kích thước phía trên của một đơn vị duy nhất
là khoảng 2.5 MWevì vậy cơng suất nhà máy lớn hơn yêu cầu
nhiều tổ máy. Chúng thường được sử dụng cho các ứng dụng
nhiệt để tối đa hóa hiệu quả năng lượng.10

Thiết bị khí hóa tầng sơi sủi bọt khí quyển đã được
chứng minh là đáng tin cậy với nhiều loại ngun liệu đầu
vào ở quy mơ thí điểm và các ứng dụng thương mại ở quy
mô vừa và nhỏ, lên đến khoảng 25 MWthứ tự. Chúng bị giới
hạn trong phạm vi kích thước cơng suất vì chúng chưa
được mở rộng đáng kể và đường kính bộ khí hóa lớn hơn
đáng kể so với đường kính của tầng chất lỏng tuần hồn
cho cùng cơng suất ngun liệu. Mặt khác, chúng kinh tế
hơn đối với phạm vi vừa và nhỏ
1758

năng lực. Do đó, sức hấp dẫn thị trường và sức
mạnh cơng nghệ của họ tương đối cao, mặc dù có
rất ít ví dụ hoạt động.
Thiết bị khí hóa tầng sơi tuần hồn trong khí quyển đã
tỏ ra rất đáng tin cậy với nhiều loại nguyên liệu đầu vào và

tương đối dễ mở rộng quy mô từ một vài MWthứ tự
đến 100MWthứ tự. Ngay cả đối với công suất trên 100MWthứ tự,
có niềm tin rằng ngành cơng nghiệp sẽ có thể cung cấp các
thiết bị khí hóa đáng tin cậy. Các thiết bị khí hóa này dường
như là hệ thống ưa thích cho các ứng dụng quy mơ lớn và do
đó các hệ thống này có sức hấp dẫn thị trường cao và đã được
chứng minh về mặt kỹ thuật. Các ví dụ bao gồm quy trình khí
quyển TPS (Termiska Processer AB),11

và hệ thống điều áp Varnamo.12

Máy khí hóa sinh khối thành công nhất hiện đang
hoạt động để phát điện là máy khí hóa Güssing ở Áo, là
một hệ thống khí hóa gián tiếp dựa trên q trình nhiệt
phân ở nhiệt độ cao để tạo ra khí có giá trị gia nhiệt
trung bình được đốt cháy trong động cơ để tạo ra 2
MWe.13Tính năng này đã hồn thành hơn 15 000 giờ
hoạt động tại thời điểm viết bài và có khả năng sẵn
sàng vượt q 90%.

Các hệ thống tầng sơi có áp suất, hoặc tuần hoàn
hoặc sủi bọt, được coi là có ít sức hấp dẫn thị trường
hơn trong ngắn hạn do việc lắp đặt phức tạp hơn và
chi phí xây dựng các tàu điều áp bổ sung. Tuy nhiên,
hệ thống điều áp có lợi thế hơn trong các ứng dụng
chu trình hỗn hợp tích hợp vì tránh được nhu cầu
nén khí nhiên liệu trước khi sử dụng trong buồng
đốt của tuabin khí. Hệ thống điều áp thường được
sử dụng với oxy làm chất oxy hóa để cải thiện chất
lượng khí. Tuy nhiên, có một khoản chi phí năng

lượng và tài chính đáng kể liên quan đến việc sử
dụng và cung cấp oxy, từ cả việc mua sắm

J Sci Food Agric86: 1755–1768 (2006)

DOI: 10.1002 / jsfa


Sinh khối cho năng lượng

và các biện pháp bổ sung cần thiết để giảm thiểu các mối
nguy trong việc xử lý và sử dụng.

năng lượng trong nguồn cấp dữ liệu) có thể cao tới 95–97%
đối với các ứng dụng tuabin và lò hơi kết hợp chặt chẽ, và lên
đến 85% đối với hiệu suất khí lạnh. Trong sản xuất điện sử
dụng vận hành chu trình hỗn hợp, hiệu suất lên đến 50% cho
các cơ sở lắp đặt lớn nhất đã được đề xuất, giảm xuống còn
35% cho các ứng dụng nhỏ hơn.

Các hệ thống khí hóa quy mơ rất lớn hiện đang
được xem xét để xử lý hàng triệu tấn sinh khối mỗi
năm có thể sẽ là hệ thống thổi oxy có điều áp. Có
những vấn đề hậu cần của việc cung cấp sinh khối
cần phải giải quyết, nhưng lại rất cần thiết cho sự
tổng hợp kinh tế của nhiên liệu vận tải. Các công
nghệ này cũng sẽ được áp dụng cho khí hóa lỏng
nhiệt phân, khi hóa lỏng sinh khối sẽ giảm chi phí xử
lý và vận chuyển sinh khối rắn và đơn giản là q
trình khí hóa. Việc đồng khí hóa sinh khối với than

cũng đang được xem xét và các thử nghiệm trên
diện rộng đã chứng minh tính khả thi của phương
pháp này.

Làm sạch khí
Các chất khí được hình thành bởi q trình khí hóa sẽ bị ô
nhiễm bởi một số hoặc tất cả các thành phần được liệt kê
trong Bảng 4. Mức độ ô nhiễm sẽ khác nhau tùy thuộc vào
q trình khí hóa và ngun liệu. Làm sạch khí phải được
áp dụng để ngăn ngừa xói mịn, ăn mịn và các vấn đề mơi
trường trong thiết bị hạ nguồn.4
Các ứng dụng của khí sản phẩm

Chất lượng khí đốt

Hình 4 tóm tắt phạm vi sản phẩm nhiên liệu, điện và
hóa chất có thể được tạo ra từ khí sản phẩm. Khí có
giá trị gia nhiệt trung bình từ khí hóa hơi nước hoặc
nhiệt phân, hoặc từ khí hóa oxy, phù hợp hơn để
tổng hợp nhiên liệu vận tải và hóa chất hàng hóa vì
khơng có nitơ pha lỗng, khí này sẽ đi qua khơng
thay đổi nhưng làm giảm hiệu suất q trình và
tăng chi phí. Ngoại lệ là tổng hợp amoniac, trong đó
hàm lượng nitơ thu được từ q trình khí hóa khơng
khí có thể được sử dụng trong quá trình tổng hợp
amoniac.

Yêu cầu về chất lượng khí nhiên liệu, đối với tuabin và
tổng hợp nhiên liệu lỏng nói riêng là rất cao; Bảng 3
đưa ra một số số liệu gợi ý cho các thiết bị khí hóa

thơng thường.14Tar là một vấn đề cụ thể và vẫn là rào
cản kỹ thuật quan trọng nhất. Có hai cách cơ bản để
phá hủy tars, cả hai cách này đều đã và đang tiếp tục
được nghiên cứu sâu rộng:15

• Sử dụng xúc tác crackinh, ví dụ, dolomit hoặc
niken

• Nứt nhiệt, ví dụ do oxy hóa một phần hoặc tiếp
xúc trực tiếp

Nhiên liệu vận chuyển và các hóa chất khác

Vì sinh khối là nguồn cacbon cố định có thể tái tạo duy
nhất, nên có sự quan tâm đáng kể trong việc sản xuất
nhiên liệu vận tải và các hóa chất hàng hóa khác

Khí rất tốn kém trong việc bảo quản hoặc vận chuyển nên
phải sử dụng ngay. Hiệu suất khí nóng cho bộ khí hóa (tổng
năng lượng trong khí sản phẩm thơ như một phần của
Bàn số 3.Đặc tính khí sản phẩm điển hình từ các thiết bị khí hóa khác nhau14

Thành phần khí, khơ,% thể tích

Thổi khí tầng chất lỏng

Rút tiền thổi khí
Downdraft thổi khí
Oxy Downdraft
Giường đơi

Nhiệt phân để so sánh
∗HHV:

Chất lượng khí

H2

CO

CO2

CH4

N2

9
11
17
32
31
40

14
24
21
48
48
20

20

9
13
15
0
18

7
3
1
2
21
21

50
53
48
3
0
1

HHV∗(MJ N−1m3)

5,4
5.5
5,7
10.4
17.4
13.3

Tars

Cơng bằng

Nghèo

Tốt
Tốt
Cơng bằng

Nghèo

Bụi bặm

Nghèo

Tốt
Cơng bằng

Tốt
Nghèo

Tốt

giá trị cấp nhiệt cao hơn.

Bảng 4.Các chất gây ơ nhiễm khí nhiên liệu và các vấn đề của chúng14

Chất gây ô nhiễm

Các ví dụ

Các vấn đề

Dung dịch

Tars

Chất thơm chiết xuất

Hạt

Làm tắc bộ lọc Khó cháy
Gửi tiền nội bộ

Tro, than, tầng sơi

Xói mòn

Tar crack bằng nhiệt hoặc xúc tác,
hoặc loại bỏ hắc ín bằng
cách chà Lọc, chà

Ăn mịn nóng

Làm mát, ngưng tụ, lọc,
Cọ rửa, loại bỏ xúc tác có chọn lọc
(SCR)
Vơi hoặc dolomit, chà xát,

vật chất
Kim loại kiềm

Natri, kali
Các hợp chất

sự hấp phụ

Nitơ liên kết nhiên liệu

Chủ yếu là amoniac và HCN

Hình thành NOx

Lưu huỳnh, clo

HCl, H2S

Ăn mịn khí thải

sự hấp thụ

J Sci Food Agric86: 1755–1768 (2006)
DOI: 10.1002 / jsfa

1759


T. Bridgwater
Tổng hợp
Vận chuyển
nhiên liệu vv

Chuyển đổi
Khí MHV

Hóa chất

Hơi nước hoặc

ơxy

Pin nhiên liệu

Amoniac và
phân bón

Tuabin

Khí hóa
Hàng khơng

Khí LHV

Động cơ

Điện lực

Đồng bắn
Nhiệt
Nồi hơi

Hinh 4.Các ứng dụng cho hệ thống khí hóa sinh khối. MHV, giá trị gia nhiệt trung bình, thường là 15 MJ / Nm3; LHV, giá trị nhiệt thấp, thường là 5 MJ / Nm3.

Hóa chất
Chất rắn

sinh khối
Dầu sinh học

hoặc
bùn

Khí hóa,
dọn dẹp,
điều hịa

Hydrocacbon
sự tổng hợp

Tinh luyện

Vận chuyển
nhiên liệu

Tổng hợp metanol
+ MTG hoặc MOGD

Điện lực

Hình 5.Vận chuyển nhiên liệu thơng qua khí hóa sinh khối. MTG, metanol thành xăng; MOGD, metanol đến olefin, xăng và dầu diesel.

thơng qua khí tổng hợp hoặc khí tổng hợp, như nó
thường được biết đến. Syngas là hỗn hợp của carbon
monoxide (CO) và hydro(H2). Thường có các thành
phần khác phát sinh từ q trình khí hóa như carbon
dioxide(CO2), mêtan(CH4), các hydrocacbon cao hơn
như ethylene và etan, propan và propylene, và nitơ từ
khí hóa khơng khí. Nói chung, những chất này hoạt
động như chất pha lỗng, nhưng các quy trình chung
và cụ thể khác nhau có mức độ dung sai khác nhau đối
với từng thành phần. Cũng sẽ có các chất bẩn có chứa
lưu huỳnh (ví dụ: H2S), clo (ví dụ HCl, COCl) và nitơ (ví
dụ NH3) trong một loạt các hợp chất. Nồng độ của các
thành phần vết này thường sẽ yêu cầu giảm xuống một
vài phần triệu đối với hầu hết các hệ thống chất xúc tác
được sử dụng để tổng hợp rượu và hydrocacbon, và
mỗi chất xúc tác có những hạn chế và dung sai riêng.

sinh khối được nhập khẩu, hoặc dầu sinh học từ q trình
nhiệt phân nhanh có thể được khí hóa có hiệu suất tổng
thể thấp hơn nhưng cho phép thực hiện quy mơ kinh tế
cần thiết trong q trình tổng hợp hạ nguồn nhiên liệu
vận tải và hóa chất. Khí hóa dầu sinh học cũng có khả
năng chi phí thấp hơn vì dễ dàng đưa chất lỏng vào thiết
bị khí hóa có áp suất hơn so với sinh khối rắn.

Syngas cung cấp nguyên liệu thô để sản xuất hầu
như mọi loại nhiên liệu và hóa chất đang được sử
dụng ngày nay, bao gồm nhiên liệu vận tải thông
thường và độc đáo, hóa chất hàng hóa và hóa chất
đặc biệt. Một số khả năng sản xuất nhiên liệu vận

chuyển hydrocacbon được trình bày trong Hình 5, có
ý nghĩa thời sự đáng kể.

PYROLYSIS
Sinh khối rắn có thể được khí hóa, đối với sinh khối có
nguồn gốc từ châu Âu sẽ có xu hướng hạn chế kích thước của
nhà máy đối với sự sẵn có của sinh khối trừ khi đáng kể

Nhiệt phân là sự phân hủy nhiệt xảy ra trong điều kiện khơng
có oxy. Nó cũng ln là bước đầu tiên trong q trình đốt
cháy và khí hóa, nhưng trong những quá trình này

Bảng 5.Sản lượng sản phẩm điển hình (cơ sở gỗ khô) thu được bằng các phương thức nhiệt phân gỗ khác nhau

Các điều kiện

(%)

Char
(%)

Nhiệt độ vừa phải, khoảng 500◦C, thời gian lưu trú hơi nóng ngắn,∼1 giây Nhiệt độ
vừa phải, khoảng 500◦C, Thời gian lưu trú hơi nóng vừa phải∼10–20 giây Nhiệt độ
thấp, khoảng 400◦C, thời gian cư trú rất dài Nhiệt độ cao, khoảng 800◦C, thời gian cư
trú lâu dài

75
50
30
5

12
20
35
10

Chất lỏng
Cách thức

Nhanh

Trung gian
Chậm (cacbon hóa)

Khí hóa
1760

Khí ga

(%)
13
30
35
85

J Sci Food Agric86: 1755–1768 (2006)

DOI: 10.1002 / jsfa

Sinh khối cho năng lượng

tiếp theo là quá trình oxy hóa tồn bộ hoặc một
phần các sản phẩm chính. Nhiệt độ quy trình thấp
hơn và thời gian lưu giữ hơi lâu hơn có lợi cho việc
sản xuất than củi. Nhiệt độ cao và thời gian lưu trú
lâu hơn làm tăng chuyển đổi sinh khối thành khí, và
nhiệt độ vừa phải và thời gian lưu trú hơi ngắn là tối
ưu để sản xuất chất lỏng. Bảng 5 chỉ ra sự phân bố
sản phẩm thu được từ các phương thức nhiệt phân
khác nhau. Nhiệt phân nhanh để sản xuất chất lỏng
hiện đang được quan tâm đặc biệt vì chất lỏng có
thể được lưu trữ và vận chuyển dễ dàng hơn và chi
phí thấp hơn so với sinh khối rắn. Một số đánh giá
đã được xuất bản mà nên tham khảo để biết thơng
tin chi tiết.16 - 19
Q trình nhiệt phân nhanh xảy ra trong thời gian vài
giây hoặc ít hơn. Vì vậy, các quá trình truyền nhiệt và khối
lượng và các hiện tượng chuyển pha, cũng như động học
phản ứng hóa học, đóng những vai trị quan trọng. Vấn đề
quan trọng là đưa các hạt sinh khối phản ứng đến nhiệt
độ quy trình tối ưu và giảm thiểu sự tiếp xúc của chúng với
nhiệt độ trung gian (thấp hơn) có lợi cho sự hình thành
than củi. Một cách có thể đạt được mục tiêu này là sử
dụng các hạt nhỏ, ví dụ như trong các q trình tầng sơi
được mơ tả sau. Một khả năng khác là chỉ truyền nhiệt rất
nhanh đến bề mặt hạt tiếp xúc với nguồn nhiệt như được
áp dụng trong q trình nhiệt phân mài mịn. Một thách
thức kỹ thuật quan trọng trong mọi trường hợp là truyền
nhiệt đến lò phản ứng trong các hệ thống thương mại.

Nguyên tắc nhiệt phân nhanh
Trong quá trình nhiệt phân nhanh, sinh khối bị phân hủy để
tạo ra phần lớn là hơi và sol khí và một số than củi. Sau khi
làm mát và ngưng tụ, một chất lỏng di động màu nâu sẫm
được hình thành có giá trị gia nhiệt chỉ bằng một nửa so với
dầu nhiên liệu thông thường. Mặc dù nó có liên quan đến các
quy trình nhiệt phân truyền thống để sản xuất than củi,
nhưng nhiệt phân nhanh là một quy trình tiên tiến, với các
thơng số được kiểm soát cẩn thận để tạo ra sản lượng cao của
chất lỏng. Các tính năng thiết yếu của q trình nhiệt phân
nhanh để sản xuất chất lỏng là:

• Tốc độ gia nhiệt và truyền nhiệt rất cao tại bề mặt

phản ứng, thường yêu cầu nguồn cấp sinh khối
nghiền mịn
• Nhiệt độ phản ứng nhiệt phân được kiểm soát cẩn
thận khoảng 500◦C và nhiệt độ pha hơi 400-450◦C;
ảnh hưởng của nhiệt độ đến năng suất

và phổ sản phẩm được thảo luận trong phần về chất lỏng
nhiệt phân bên dưới

• Thời gian lưu trú hơi nóng ngắn thường ít hơn 2 s
• Làm lạnh nhanh hơi nhiệt phân để tạo ra sản phẩm
dầu sinh học

Sản phẩm chính, dầu sinh học, thu được với sản
lượng lên đến 75% trọng lượng trên cơ sở thức ăn khơ,

cùng với than và khí phụ, được sử dụng trong quy trình
để cung cấp các yêu cầu về nhiệt của quy trình, do đó
khơng có các dịng thải trừ khí thải và tro xỉ.
Q trình nhiệt phân nhanh bao gồm làm khơ thức ăn
chăn ni đến thường ít hơn 10% nước để giảm thiểu
nước trong dầu lỏng của sản phẩm (mặc dù có thể chấp
nhận được đến 15%), nghiền thức ăn chăn ni (đến kích
thước hạt khoảng 2 mm trong trường hợp của lò phản
ứng tầng chất lỏng) để tạo ra các hạt đủ nhỏ để đảm bảo
phản ứng nhanh chóng, phản ứng nhiệt phân, tách chất
rắn (than), và làm nguội và thu sản phẩm lỏng (biooil).

Hầu như bất kỳ dạng sinh khối nào cũng có thể được
coi là nhiệt phân nhanh. Trong khi hầu hết các công
việc được thực hiện trên gỗ vì tính nhất qn và khả
năng so sánh giữa các thử nghiệm, gần 100 loại sinh
khối khác nhau đã được thử nghiệm bởi nhiều phịng
thí nghiệm, từ chất thải nông nghiệp như rơm rạ, vỏ ô
liu và vỏ hạt đến các loại cây năng lượng như
miscanthus và lúa miến, chất thải lâm nghiệp như vỏ
cây và chất thải rắn như bùn thải và chất thải da.
Q trình nhiệt phân nhanh điển hình được mơ tả trong
Hình 6 cho thấy các bước chuẩn bị cần thiết, các lò phản ứng
thay thế và thu thập sản phẩm.

Lò phản ứng

Trung tâm của quá trình nhiệt phân nhanh là lị phản
ứng. Mặc dù nó có thể chỉ chiếm khoảng 10–15% tổng
chi phí vốn của một hệ thống tích hợp, hầu hết các

nghiên cứu và phát triển đều tập trung vào lò phản
ứng, mặc dù hiện nay người ta đang ngày càng chú ý
đến việc kiểm soát và cải thiện chất lượng chất lỏng và
cải thiện hệ thống thu gom. Phần cịn lại của q trình
bao gồm tiếp nhận, lưu trữ và xử lý sinh khối, làm khô
và nghiền sinh khối, thu thập, bảo quản sản phẩm và
nâng cấp, nếu có liên quan. Các khía cạnh chính của
các bước ngoại vi này được mơ tả sau. Một cuộc khảo
sát tồn diện về các q trình nhiệt phân nhanh cho
Char

Khí ga

tách biệt
Nhiệt phân
Giường chất lỏng

BIOMASS

Sấy khô
đến <10% nước

Mài

Đến <~ 3mm

CFB
DẦU SINH HỌC

Giường vận chuyển

Quay nón
Dịng chảy
Ablative
vân vân

Mát mẻ và
sưu tầm

Char

Hình 6.Khái niệm quá trình nhiệt phân nhanh.

J Sci Food Agric86: 1755–1768 (2006)
DOI: 10.1002 / jsfa

1761


T. Bridgwater

sản xuất chất lỏng đã được xây dựng và thử nghiệm
trong 10–15 năm qua đã được công bố.17
Giường chất lỏng sủi bọt

Các tầng chất lỏng sủi bọt - thường được gọi là tầng
chất lỏng thay vì tầng chất lỏng tuần hồn - có
những ưu điểm của một cơng nghệ được hiểu rõ là
đơn giản trong xây dựng và vận hành, kiểm soát
nhiệt độ tốt và truyền nhiệt rất hiệu quả đến các hạt

sinh khối phát sinh từ chất rắn cao. Tỉ trọng. Máy
nhiệt phân tầng sôi cho hiệu suất tốt và nhất quán
với năng suất chất lỏng cao, thường là 70–75% trọng
lượng từ gỗ trên cơ sở thức ăn khơ. Kích thước hạt
sinh khối nhỏ dưới 2–3 mm là cần thiết để đạt được
tốc độ gia nhiệt sinh khối cao, và tốc độ gia nhiệt hạt
thường là bước giới hạn tốc độ.
Thời gian cư trú của chất rắn và hơi được kiểm sốt bởi
tốc độ dịng khí sơi và cao hơn đối với than so với hơi. Vì
char hoạt động như một chất xúc tác crackinh hơi hiệu
quả ở nhiệt độ phản ứng nhiệt phân nhanh, nên quá trình
tách / rửa giải char nhanh chóng và hiệu quả là rất quan
trọng. Điều này thường đạt được bằng sự phóng ra và
cuốn theo sau đó là sự phân tách trong một hoặc nhiều
lốc xốy, do đó, việc thiết kế cẩn thận về cát và thủy động
lực sinh khối / than là rất quan trọng.

Cơng trình tiên phong đầu tiên về nhiệt phân
nhanh được thực hiện tại Đại học Waterloo bởi Scott
và các đồng nghiệp20 - 22người đã xuất bản rộng rãi.
Nhà máy lớn nhất hiện đang hoạt động là của
Dynamotive ở West Lorne, Ontario, Canada, có nhà
máy trình diễn sản xuất 100 tấn−1thức ăn sinh khối
khô, với kế hoạch cho các nhà máy xa hơn lên đến
400 tấn / ngày.23A 2.5 MWetuabin khí cũng được
cung cấp tại chỗ để phát điện tại chỗ và xuất khẩu
lên lưới.
Tầng chất lỏng tuần hoàn và tầng vận chuyển Giường
chất lỏng tuần hoàn (CFB) có nhiều đặc điểm của
giường sủi bọt được mơ tả ở trên, ngoại trừ thời gian

cư trú của than đá gần giống như đối với hơi và khí, và
than đá được tích lũy nhiều hơn do vận tốc khí cao hơn,
có thể dẫn đến nội dung char cao hơn trong biooil
được thu thập. Một lợi thế nữa là CFB có khả năng phù
hợp với thông lượng rất lớn mặc dù thủy động lực học
phức tạp hơn - công nghệ này được sử dụng rộng rãi
với thông lượng rất cao trong các ngành cơng nghiệp
dầu khí và hóa dầu. Tuy nhiên, sự truyền nhiệt ở thông
lượng cao hơn chưa được chứng minh và đưa ra một
số thách thức.4Việc cung cấp nhiệt thường là từ việc
tuần hồn lại cát được nung nóng từ lị đốt than thứ
cấp, có thể là lớp chất lỏng sủi bọt hoặc tuần hồn. Về
mặt này, q trình tương tự như một thiết bị khí hóa
hai tầng chất lỏng ngoại trừ nhiệt độ của lò phản ứng
(pyrolyser) thấp hơn nhiều và q trình đốt cháy than
tích hợp chặt chẽ trong lò phản ứng thứ hai đòi hỏi
phải kiểm sốt cẩn thận để đảm bảo rằng nhiệt độ và
dịng nhiệt phù hợp với quá trình và yêu cầu nguồn cấp
dữ liệu.
Một biến thể trên giường vận chuyển là lò phản ứng
hình nón quay, được phát minh tại Đại học Twente24
1762

và được thực hiện bởi BTG tại Hà Lan. Trong cấu hình này,
sự vận chuyển được thực hiện bởi lực ly tâm chứ khơng
phải khí. A 50 td−1nhà máy đã được xây dựng tại Malaysia
và được đưa vào vận hành vào mùa hè năm 2005.
Nhiệt phân Ablative

Phương pháp nhiệt phân Ablative khác biệt đáng kể về

khái niệm so với các phương pháp nhiệt phân nhanh
khác.4Trong tất cả các phương pháp khác, tốc độ phản
ứng bị giới hạn bởi tốc độ truyền nhiệt qua các hạt sinh
khối, đó là lý do tại sao yêu cầu các hạt nhỏ. Phương
thức phản ứng trong q trình nhiệt phân mài mịn
giống như đun chảy bơ trong chảo rán - tốc độ nóng
chảy có thể được tăng cường đáng kể bằng cách nhấn
bơ xuống và di chuyển nó trên bề mặt chảo đã được
làm nóng. Trong quá trình nhiệt phân ablative, nhiệt
được truyền từ thành lị phản ứng nóng để làm 'nóng
chảy' gỗ tiếp xúc với nó dưới áp suất. Do đó, mặt trước
nhiệt phân di chuyển một chiều qua hạt sinh khối. Khi
gỗ được di chuyển đi một cách cơ học, màng dầu cịn
sót lại vừa cung cấp chất bôi trơn cho các hạt sinh khối
kế tiếp nhau và cũng nhanh chóng bay hơi để tạo ra
hơi nhiệt phân để thu gom giống như các quá trình
khác. Tốc độ phản ứng bị ảnh hưởng mạnh bởi áp suất,
vận tốc tương đối của gỗ và bề mặt trao đổi nhiệt và
nhiệt độ bề mặt lò phản ứng. Do đó, các tính năng
chính của q trình nhiệt phân ablative như sau:

• Áp suất cao của hạt lên thành lị phản ứng nóng,
đạt được do lực ly tâm

• Chuyển động tương đối cao giữa hạt và thành lị
phản ứng

• Nhiệt độ thành lị phản ứng nhỏ hơn 600◦C
Vì tốc độ phản ứng khơng bị giới hạn bởi sự truyền
nhiệt qua các hạt sinh khối, các hạt lớn có thể được sử

dụng và về ngun tắc, khơng có giới hạn trên đối với kích
thước có thể được xử lý. Trên thực tế, quá trình bị giới hạn
bởi tốc độ cung cấp nhiệt cho lò phản ứng hơn là tốc độ
hấp thụ nhiệt của sinh khối nhiệt phân, như trong các lị
phản ứng khác. Khơng có u cầu về khí trơ, do đó thiết bị
xử lý nhỏ hơn và có khả năng chi phí thấp hơn. Tuy nhiên,
q trình này được kiểm sốt theo diện tích bề mặt nên
việc mở rộng quy mơ sẽ tốn kém hơn và lị phản ứng được
điều khiển bằng cơ học, do đó phức tạp hơn. A 50 td−1nhà
máy trình diễn gần đây đã bắt đầu hoạt động ở Bắc Đức25
và một đơn vị nghiên cứu nhỏ hoạt động tại Đại học
Aston.26

Dòng chảy
Về nguyên tắc, nhiệt phân nhanh dịng chảy là một
cơng nghệ đơn giản, nhưng hầu hết các phát triển
đã không thành công như mong đợi, chủ yếu là do
sự truyền nhiệt kém giữa khí nóng và hạt rắn. Cần
có dịng khí cao để truyền đủ nhiệt, địi hỏi kích
thước nhà máy lớn và khó thu gom chất lỏng từ áp
suất riêng phần hơi thấp. Sản lượng chất lỏng
thường thấp hơn so với hệ thống tầng chất lỏng và
CFB.
J Sci Food Agric86: 1755–1768 (2006)

DOI: 10.1002 / jsfa


Sinh khối cho năng lượng

Sản phẩm phụ

Bảng 6.Các đặc tính điển hình của dầu sinh học thơ có nguồn gốc từ gỗ

Than và khí đốt là các sản phẩm phụ, thường chứa khoảng
25 và 5% năng lượng tương ứng trong nguyên liệu thức
ăn. Bản thân quá trình nhiệt phân cần khoảng 15% năng
lượng trong thức ăn, và trong số các sản phẩm phụ, chỉ có
than đá mới có đủ năng lượng để cung cấp nhiệt lượng
này. Nhiệt có thể được tạo ra bằng cách đốt cháy khí và /
hoặc sản phẩm phụ từ than, Các cấu hình nâng cao hơn có
thể khí hóa than thành khí (LHV) và sau đó đốt khí kết quả
hiệu quả hơn để cung cấp nhiệt cho quá trình với lợi thế là
các kim loại kiềm trong Than có thể được kiểm sốt tốt
hơn nhiều và tránh các vấn đề tiềm ẩn về xỉ từ quá trình
đốt cháy than trực tiếp.
Chất lỏng nhiệt phân (dầu sinh học)

Chất lỏng nhiệt phân thơ, hoặc dầu sinh học, có
màu nâu sẫm và gần bằng sinh khối trong thành
phần nguyên tố. Nó bao gồm một hỗn hợp rất phức
tạp của hydrocacbon oxy hóa với một tỷ lệ đáng kể
của nước từ cả độ ẩm ban đầu và sản phẩm phản
ứng. Char rắn cũng có thể có mặt. Phổ sản phẩm từ
gỗ cây dương và sự phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ
được thể hiện trong Hình 7.
Chất lỏng được hình thành bằng cách làm nguội
nhanh chóng và do đó 'đóng băng' các sản phẩm
trung gian của sự phân hủy nhanh chóng của
hemicellulose, cellulose và lignin. Do đó, chất lỏng

có chứa nhiều lồi phản ứng, góp phần vào các
thuộc tính bất thường của nó. Biooil có thể được coi
là một vi nhũ tương trong đó pha liên tục là dung
dịch nước của các sản phẩm phân hủy holocellulose,
ổn định pha không liên tục của các đại phân tử
lignin bị nhiệt phân thông qua các cơ chế như liên
kết hydro.

Chất lỏng nhiệt phân nhanh có giá trị gia nhiệt cao
hơn khoảng 16–17MJ kg−1như được sản xuất với
khoảng 25% trọng lượng nước không thể tách rời. Nó
bao gồm một hỗn hợp phức tạp của các hợp chất oxy
cung cấp cả tiềm năng và thách thức cho việc sử dụng.
Có một số đặc điểm quan trọng của chất lỏng này được
tóm tắt trong Bảng 6 và Bảng 7 và được thảo luận ngắn
gọn dưới đây, trong đó phần lớn
70
Năng suất trên thức ăn khơ (wt%)

60
50

Tổ chức

anics

40
30

GaS

Water

20
10

Char

0

425 450 475 500 525 550 575 600 625 650 675
Nhiệt độ lị phản ứng (°C)

Hình 7.Sự biến đổi của các sản phẩm từ cây bạch dương có
nhiệt độ.27

J Sci Food Agric86: 1755–1768 (2006)
DOI: 10.1002 / jsfa

Tài sản vật chất

Giá trị tiêu biểu

Độ ẩm

25%
2,5
1,20

độ pH

Trọng lượng riêng

Phân tích nguyên tố

C
H
O
N
Tro

56%
6,5%

37,5%

0,1%
0%

∗HHV

như Độ nhớt được sản
xuất (40◦C và 25% nước)

17 MJ kg−1
50 cP

Cặn chưng cất chân không

lên đến 50%

∗HHV:

0,1%

giá trị cấp nhiệt cao hơn.

Bảng 7.Đặc điểm của dầu sinh học thơ có nguồn gốc từ gỗ

• Nhiên liệu lỏng
• Sẵn sàng thay thế cho nhiên liệu thơng thường trong nhiều
•

ứng dụng cố định như nồi hơi, động cơ, tuabin
Giá trị gia nhiệt 17 MJ kg−1ở 25% trọng lượng nước, khoảng 40%
so với dầu nhiên liệu / diesel

• Khơng trộn lẫn với nhiên liệu hydrocacbon
• Khơng ổn định như nhiên liệu hóa thạch
• Chất lượng cần xác định cho từng ứng dụng

điều quan trọng là nó sẽ khơng trộn lẫn với bất kỳ nhiên liệu gốc
hydrocacbon thông thường nào.

Dầu nhiệt phân thường là một chất lỏng màu nâu
sẫm, chảy tự do. Tùy thuộc vào nguyên liệu ban đầu
và phương thức nhiệt phân nhanh, màu sắc có thể
từ gần như đen đến đỏ sẫm - nâu sẫm đến xanh lá
cây đậm, bị ảnh hưởng bởi sự hiện diện của vi
carbon trong chất lỏng và thành phần hóa học. Lọc
hơi nóng cho ra màu đỏ nâu mờ hơn do khơng có

than. Hàm lượng nitơ cao có thể làm cho chất lỏng
có màu xanh đậm.
Chất lỏng có mùi đặc biệt - mùi khói chát do chứa
các axit và aldehyde trọng lượng phân tử thấp - có
thể gây kích ứng mắt khi tiếp xúc lâu. Chất lỏng
chứa hàng trăm hóa chất khác nhau với tỷ lệ rất
khác nhau, từ formaldehyde và axit axetic đến các
phenol có trọng lượng phân tử cao phức tạp,
anhydrosugar và các oligosaccharide khác.
Chất lỏng chứa các lượng nước khác nhau, tạo thành
một hỗn hợp một pha ổn định, nằm trong khoảng từ 15%
trọng lượng đến giới hạn trên là khoảng 30–50% trọng
lượng nước, tùy thuộc vào nguyên liệu thức ăn, cách thức
sản xuất và thu thập sau đó. Thơng số kỹ thuật của
ngun liệu thức ăn điển hình là độ ẩm tối đa trong
ngun liệu thức ăn khơ là 10%, vì cả độ ẩm thức ăn này và
nước phản ứng từ quá trình nhiệt phân, thường khoảng
12% dựa trên thức ăn khô, cả hai đều báo cáo thành sản
phẩm lỏng. Chất lỏng nhiệt phân có thể chịu đựng việc
thêm một số nước, nhưng có một giới hạn về lượng nước,
có thể được thêm vào chất lỏng trước khi xảy ra sự phân
tách pha, hay nói cách khác là chất lỏng
1763


T. Bridgwater
khơng thể hịa tan trong nước. Việc bổ sung nước làm
giảm độ nhớt, rất hữu ích; giảm giá trị gia nhiệt, có nghĩa
là cần nhiều chất lỏng hơn để đáp ứng một nhiệm vụ nhất
định; và có thể cải thiện sự ổn định. Tác dụng của nước do

đó rất phức tạp và quan trọng. Nó có thể trộn lẫn với các
dung môi phân cực như metanol và axeton, nhưng hồn
tồn khơng thể trộn lẫn với nhiên liệu được làm từ dầu
mỏ.

Tỷ trọng của chất lỏng rất cao vào khoảng 1.2 kg L−1,
so với dầu nhiên liệu nhẹ vào khoảng 0.85 kg L−1. Điều
này có nghĩa là chất lỏng có khoảng 42% thành phần
năng lượng của dầu nhiên liệu trên cơ sở trọng lượng,
nhưng 61% trên cơ sở thể tích. Điều này có ý nghĩa đối
với việc thiết kế và đặc điểm kỹ thuật của các thiết bị
như máy bơm và bộ phun trong nồi hơi và động cơ.
Chất lỏng nhiệt phân khơng thể bị hóa hơi hồn tồn
một khi chúng đã được thu hồi từ pha hơi. Nếu chất lỏng
được đun nóng đến 100◦C hoặc hơn để cố gắng loại bỏ
nước hoặc chưng cất các phân đoạn nhẹ hơn, nó phản
ứng nhanh chóng và cuối cùng tạo ra cặn rắn

khoảng 50% trọng lượng của chất lỏng ban đầu và một số sản
phẩm chưng cất có chứa các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi và
nước. Mặc dù dầu sinh học đã được bảo quản thành công
trong vài năm trong điều kiện bảo quản bình thường trong
các thùng phuy bằng thép và nhựa mà khơng có bất kỳ sự suy
giảm nào có thể ngăn cản việc sử dụng nó trong bất kỳ ứng
dụng nào được thử nghiệm cho đến nay, nhưng nó thay đổi
chậm theo thời gian, đáng chú ý nhất là có tăng độ nhớt. Các
mẫu gần đây đã được phân phối để thử nghiệm đã cho thấy
những cải thiện đáng kể về tính nhất quán và ổn định.

Các ứng dụng của dầu sinh học

Dầu sinh học có thể thay thế cho dầu đốt hoặc dầu diesel
trong nhiều ứng dụng tĩnh bao gồm lò hơi, lò nung, động
cơ và tuabin để phát điện.28Hình 8 tóm tắt các khả năng.
Một loạt các hóa chất bao gồm hương liệu thực phẩm, đặc
sản, nhựa,29hóa chất nơng nghiệp, phân bón và các chất
kiểm sốt khí thải cũng có thể được chiết xuất hoặc có
nguồn gốc từ dầu sinh học. Hoạt động ít nhất 400 giờ đã
đạt được trên 250 kWeđặc biệt

Hóa chất
Nâng cấp
Quá trình
nhiệt

Khai thác
Chuyển đổi

Khí ga

Vận chuyển
nhiên liệu vv

Tuabin
Nhanh

Điện lực

Chất lỏng

nhiệt phân

Động cơ

Đồng bắn

than củi

Nhiệt

Nhiệt phân
nhiệt

Nồi hơi

than củi
các ứng dụng
Hình 8.Ứng dụng cho các sản phẩm của quá trình nhiệt phân nhanh.

Zeolite

nứt
H2

Hydro-

điều trị
Hydrogen

tách biệt

Nhanh

nhiệt phân

Khí hóa

Chất lỏng

Char

Bùn

Tổng hợp

Hóa chất

Tinh luyện

Vận chuyển
nhiên liệu

Điện lực

Hình 9.Vận chuyển nhiên liệu thơng qua nhiệt phân sinh khối.

1764

J Sci Food Agric86: 1755–1768 (2006)

DOI: 10.1002 / jsfa

Sinh khối cho năng lượng

(Trộn)

Bioma SS

than củi

Kho

Dầu sinh học

Kho

Pyrolysi S

Nhiên liệu rắn

sự đốt cháy

Dầu

sự đốt cháy
Ga nhiên liệu

S
Khí ga

Khí hóa

Khí đốt

sự đốt cháy

Hình 10.Cơ hội để đồng xử lý sinh khối và nhiên liệu sinh học trong các ứng dụng nhiệt và điện thông thường.
động cơ nhiên liệu kép đã được sửa đổi và kinh nghiệm đã đạt được
trên phiên bản 2 được sửa đổi.5 MWetuabin khí cơng nghiệp.30
Như đã đề cập ở trên, việc nâng cấp dầu sinh học thành nhiên liệu vận
tải là khả thi nhưng hiện tại khơng kinh tế. Một lộ trình khả thi được
thể hiện trong Hình 9.

Đồng đốt và đồng xử lý

Đồng chế biến sinh khối với nhiên liệu thơng thường có
khả năng là một lựa chọn rất hấp dẫn cho phép đạt
được hiệu quả kinh tế quy mô tối đa cũng như giảm
yêu cầu về chất lượng sản phẩm và làm sạch.6

Các cơ hội được tóm tắt trong Hình 10. Hiện tại,
đồng đốt mang lại cơ hội tốt nhất để thâm nhập thị
trường sinh khối vì chi phí tổng thể tương đối thấp
vì chu trình điện trong nhà máy nhiệt điện than đã
có sẵn.

Hầu hết tất cả quá trình đồng đốt đều dựa trên việc
bổ sung sinh khối rắn vào than trước khi đốt trong lị
hơi. Có một số ví dụ trong đó sinh khối lần đầu tiên
được chuyển đổi thành khí nhiên liệu thơng qua q

trình khí hóa, được đốt trực tiếp trong lị hơi đốt than
hiện có. Các thử nghiệm cũng đã diễn ra về quá trình
đốt cháy chất lỏng nhiệt phân nhanh ở cả hai nhà máy
nhiệt điện than và nhiệt điện khí. Các phương án sau
này có ưu điểm là tro cịn lại sinh khối khơng bị trộn lẫn
với tro than, loại tro này đã có thị trường làm vật liệu
xây dựng và do đó có thể tái chế trở lại rừng hoặc đồng
ruộng. Trong các ứng dụng tái đốt, (nơi khí nhiên liệu
được đưa vào gần như ở phía trên của lị hơi than),
hiệu suất mơi trường của nhà máy điện được cải thiện
đáng kể, bên cạnh việc thay thế nhiên liệu hóa thạch
bằng nhiên liệu sinh khối tái tạo.

của hemicellulose, sẽ cải thiện hiệu quả chuyển đổi và
giảm chi phí. Lignin là chất cặn có thể được đốt cháy để
lấy nhiệt quá trình, đặc biệt là để cô đặc etanol, hoặc
được xử lý thêm để sản xuất ngun liệu thơ của nhà
máy lọc dầu hoặc hóa chất thơm. Đó là sự tích hợp
năng lượng, nhiên liệu và hóa chất ngày càng được coi
là một nhà máy lọc sinh học, có thể được giải thích một
cách đơn giản là một hệ thống sử dụng sinh khối được
tối ưu hóa về mặt kỹ thuật, kinh tế, mơi trường và xã
hội.

Hiệu suất tổng thể của sản xuất etanol khá thấp,
do mất khoảng một nửa cacbon trong holocellulose
dưới dạng cacbon đioxit; mất carbon trong lignin,
không được chuyển đổi; và sự cần thiết phải cơ đặc
dung dịch etanol lỗng.

Q trình lên men đặc biệt thích hợp cho các ngun
liệu có độ ẩm cao, vì khơng cần làm khơ. Ethanol có thể dễ
dàng chuyển đổi thành ete butyl bậc ba (ETBE), có thể
được sử dụng trực tiếp làm phụ gia xăng. Công nghệ lên
men là cơng nghệ thương mại và có xu hướng chi phí cao
trừ khi áp dụng trợ cấp và hiệu quả thấp trừ khi áp dụng
tín dụng cho các sản phẩm phụ. Sau một thời gian tạm
lắng trong RD&D, giờ đây đã có sự quan tâm trở lại đối với
ethanol sinh học, đặc biệt là quá trình thủy phân bằng
enzyme đang thu hút nhiều sự chú ý hơn. Có thể sẽ sớm
có một nhà máy trình diễn đáng kể. Hiện tại có rất ít RD&D
vì cơng nghệ đã được thiết lập và khả năng tồn tại dựa vào
hỗ trợ tài chính.
BP và DuPont đã cơng bố một sáng kiến vào tháng 6 năm
2006 để phát triển butanol sinh học từ q trình lên men các
ngun liệu sinh khối thích hợp làm chất phụ gia cho nhiên
liệu vận tải, cung cấp các đặc tính cải thiện so với ethanol.33

Dầu diesel sinh học

CÁC QUÁ TRÌNH CHUYỂN ĐỔI SINH HỌC
Ethanol
Để sản xuất etanol bằng cách lên men, xenluloza và
hemixenluloza trong lignoxenluloza cần phải được thủy
phân thành đường trước khi lên men, và cả thủy phân
bằng enzym và axit đều được sử dụng cho mục đích
này.31,32Carbohydrate như tinh bột cũng cần được thủy
phân. Chỉ có xenluloza trong sinh khối được chuyển đổi
thơng thường thành etanol, mặc dù sự thành công
ngày càng tăng khi chuyển đổi

J Sci Food Agric86: 1755–1768 (2006)
DOI: 10.1002 / jsfa

Dầu diesel sinh học là este được tạo thành bằng cách cho dầu
thực vật hoặc mỡ động vật phản ứng với metanol hoặc etanol.
Dầu thực vật có thể được thu hồi từ hạt có dầu như cải dầu
(canola hoặc colza), hoặc các loại cây khác như hạt lanh,
hướng dương, đậu nành, v.v. Sản phẩm ở dạng thơ khơng
thích hợp cho nhiều ứng dụng vì nó có độ nhớt cao và có các
đặc tính có hại khác , do đó, metyl hoặc etyl este được tạo
thành bằng cách phản ứng este hóa. Tuy nhiên, đã có những
nỗ lực hạn chế trong việc sử dụng dầu ép lạnh làm nhiên liệu
vận tải.
1765


T. Bridgwater
Sản phẩm phổ biến nhất là metyl este cưỡng bức (RME).
Dầu thô được thu hồi bằng cách ép, thường đi kèm với
chiết xuất dung môi để cải thiện sản lượng. Dầu thơ này
sau đó được este hóa với metanol hoặc etanol trên chất
xúc tác để tạo ra sản phẩm có độ nhớt thấp hơn và ổn
định hơn và glycerine là sản phẩm phụ. Este hồn tồn
tương thích với dầu diesel đang được sử dụng và ứng
dụng và do đó, dầu diesel sinh học là một loại nhiên liệu
vận tải tái tạo hấp dẫn.

Tuy nhiên, sản lượng dầu thực vật trên một đơn vị
diện tích đất là rất thấp, khoảng 1–2 tấn ha−1y−1và đi
kèm với khoảng 5–8 tấn ha−1y−1bã rắn như rơm rạ

thường không được sử dụng. Giá thành sản phẩm
do đó cao. Cơng nghệ chuyển đổi thơng thường là
bán lô nhưng đơn giản và đã được chứng minh,
nhưng đã có một số phát triển gần đây của các quy
trình hồn tồn liên tục có thể xử lý dầu thực vật và
dầu thải và chất béo. Mỡ động vật và dầu ăn phế
thải cũng có thể được chế biến theo cách tương tự
và trong khi phạm vi hạn chế do nguồn nguyên liệu
thô hạn chế, con đường này mang lại cơ hội kinh tế
đáng kể trong khi nguyên liệu phế thải tiếp tục có
sẵn với chi phí thấp.

Các thiết bị phân hủy chun dụng có xu hướng tốn kém
và khơng hiệu quả cũng như tạo ra một lượng đáng kể
cặn rắn phải được xử lý. Do đó, việc tiêu hóa quy mơ nhỏ
thường khơng hiệu quả về mặt chi phí. Mặc dù có sự quan
tâm rộng rãi đến phân hủy kỵ khí cho cả việc xử lý chất
thải và tạo ra năng lượng, các cơ hội kinh tế bị giới hạn
trong các ứng dụng thích hợp.

Những phát triển mới trong quá trình lên men ở
trạng thái rắn đã cho phép hàm lượng chất rắn khô
của chất nền cao tới 30–35% trọng lượng, so với chỉ
3–10% trọng lượng đối với quá trình lên men pha
lỏng truyền thống. Điều này làm tăng năng suất khí
sinh học lên khoảng 3 và giảm thể tích bể phân hủy.
Cơng nghệ này đã được tìm thấy ứng dụng trong
việc xử lý phần CTRSH có thể phân hủy sinh học
hoặc chất thải được phân loại từ nguồn. Trong tất cả
các kiểu phân hủy, thành phần carbon dioxide có

thể được giảm bớt hoặc loại bỏ để tạo ra khí chất
lượng cao hơn, đạt chất lượng khí tự nhiên. Có một
loạt các cơng nghệ sẵn có, bao gồm quy trình màng
và quy trình chà thơng thường, tùy theo quy mô
hoạt động. Tất cả đều tốn kém và cần phải đánh giá
cẩn thận giá trị gia tăng của khí chất lượng cao hơn.

Phân hủy kỵ khí

Phân hủy kỵ khí là vi sinh vật chuyển đổi các vật liệu
hữu cơ thành metan và carbon dioxide trong điều kiện
khơng có oxy. Khí sản phẩm từ lị tiêu hóa nơng trại
thường có khoảng 60% mêtan, mặc dù mức cao hơn đã
được báo cáo. Hàm lượng mêtan điển hình từ các bãi
chơn lấp thấp hơn ở mức 50–55%. Q trình phân hủy
đặc biệt thích hợp với các loại bã có độ ẩm cao, vì
khơng cần làm khơ. Khí sinh học có thể được sử dụng
để phát nhiệt với quy trình xử lý tối thiểu, hoặc để phát
điện trong động cơ hoặc tuabin và (sau khi nâng cấp
lên chất lượng khí mêtan bằng cách loại bỏ carbon
dioxide và các thành phần khác) trong pin nhiên liệu
hoặc làm nhiên liệu khí cho các ứng dụng vận tải. Điều
này địi hỏi các thơng số kỹ thuật chất lượng ngày càng
nghiêm ngặt. Các bãi chơn lấp có xu hướng rất lớn và
thường sản xuất khí đốt trong vịng 20–25 năm. Khí
được thu thập thơng qua một hệ thống giếng,
Khí ẩm ướt và chứa các thành phần axit cần được quản lý
cẩn thận để tránh hoặc giảm thiểu các vấn đề trong việc sử
dụng khí để sản xuất nhiệt và / hoặc điện. Do việc thu gom khí
từ bãi chôn lấp được yêu cầu ở nhiều quốc gia để tuân thủ

luật pháp để giảm thiểu các mối nguy hiểm, nên chi phí bổ
sung để phân phối khí cho người sử dụng là rất nhỏ, vì vậy khí
bãi rác là một nguồn năng lượng tái tạo hấp dẫn về mặt kinh
tế. Tuy nhiên, khi áp lực gia tăng để giảm lấp đất theo luật của
Liên minh châu Âu, nguồn tài nguyên này dự kiến sẽ giảm
trong dài hạn. Các thiết bị tiêu hủy tại trang trại hoặc công
nghiệp sử dụng chất thải nông trại, chất thải thực phẩm công
nghiệp và chất thải gia đình đang trở nên được sử dụng rộng
rãi hơn cho các ứng dụng quy mô nhỏ hơn. Đặc biệt, ngành
công nghiệp nước thải đã sử dụng thành cơng và hiệu quả
q trình phân hủy để phát điện trong nhà máy trong nhiều
năm.
1766

PHÒNG KHÁM SINH HỌC

Sau nhiều năm sản xuất hóa chất từ biooil, ngày
càng có nhiều sự quan tâm đến khái niệm lọc sinh
học trong đó nhiên liệu và hóa chất được sản xuất
tối ưu theo các tiêu chí kỹ thuật, kinh tế, mơi trường
và xã hội.34Các ví dụ gần đây về nhà máy lọc sinh
học bao gồm việc sử dụng các chất cặn nặng từ quá
trình sản xuất khói lỏng để đồng đốt trong một nhà
máy điện và sản xuất hydro bằng cách chuyển hóa
hơi nước của cặn nước từ việc thu hồi phenol để sản
xuất nhựa thơng. Đặc điểm và mục tiêu chính là sử
dụng tối ưu các sản phẩm, phụ phẩm và chất thải
như được trình bày trong Hình 11.

KẾT LUẬN

Ngày càng có nhiều mối quan tâm lớn đến việc xử lý
nhiệt sinh khối cho nhiên liệu sinh học, để tạo ra cả
năng lượng và hóa chất. Khí hóa và nhiệt phân là các
q trình bổ sung có các cơ hội thị trường khác
nhau và không nên được xem là đối thủ cạnh tranh.
Trong cả hai cơng nghệ, có
Nhanh

Sinh khối

nhiệt phân

Sơ trung
Chế biến

Cấp ba
Chế biến

Hóa chất
Hàng hóa
Nhiên liệu

Sản phẩm phụ và chất thải

Hình 11.Khái niệm biorefinery.

J Sci Food Agric86: 1755–1768 (2006)

DOI: 10.1002 / jsfa

Sinh khối cho năng lượng

Khí hóa ướt
Chưng cất

Lên men
Lignin

Hydro-

Chế biến

H2

Sinh khối

Số dư
điện lực

Ethanol

Nhiên liệu vận chuyển

Hóa chất

Nhiên liệu

Nhiệt phân

Khí hóa

(chất thải) nước

Hóa chất
Tổng hợp

Điện phân

Nhiên liệu vận chuyển

Hóa chất
Năng lượng và nhiệt từ các
sản phẩm phụ và rác thải

e

Hình 12.Hệ thống lọc sinh học với các tùy chọn xử lý nhiên liệu và hóa chất.

vẫn cịn những tiến bộ đáng kể cần đạt được trong giao
diện tối ưu của việc chuyển đổi và sử dụng các sản phẩm
chính từ quá trình chuyển đổi, cũng như giao diện quan
trọng giữa sản xuất sinh khối và chuyển đổi mà phần lớn
vẫn để lại cho các lực lượng thị trường.

Những thách thức chính trước hết nằm ở việc đưa
các công nghệ chuyển đổi nhiệt đến gần hơn với các
quy trình sản xuất điện hoặc hóa chất, với cả hai mặt
của giao diện chuyển sang vị trí ở giữa có thể chấp
nhận được và thứ hai, đánh giá đúng mức điều đó, với

một số ngoại lệ hiếm hoi, các hệ thống năng lượng
sinh học sẽ ln ln tương đối nhỏ và do đó phải cạnh
tranh về mặt kỹ thuật và kinh tế ở quy mơ hoạt động
nhỏ hơn nhiều so với quy trình và các ngành sản xuất
điện được sử dụng để xử lý.

NGƯỜI GIỚI THIỆU

1 Ủy ban Châu Âu,Năng lượng cho tương lai: Năng lượng tái tạo
Nguồn-Sách trắng về Chiến lược cộng đồng và Kế hoạch hành động.
Thông tin liên lạc từ Ủy ban, COM (97) 599, Kết quả cuối cùng của
ngày 26.11.97. EC, Brussels (1997).
2 IEA,Triển vọng Năng lượng Thế giới 2000. IEA, Paris (2000).
3 Năng lượng sinh học IEA.Vai trò của năng lượng sinh học trong khí nhà kính

Giảm nhẹ, Giấy chức vụ. IEA Bioenergy, New Zealand (1998).

4 Bridgwater AV và Maniatis K, Việc sản xuất nhiên liệu sinh học của

quá trình xử lý nhiệt hóa sinh khối, trongQuang hợp phân tử
đến toàn cầu, ed. bởi Archer MD và Barber J. IC Press,
London UK, trang 521–612 (2004).
5 Christou M, Fernandez J, Gosse G, Venturi G, Bridgwater A,
Scheurlen K,et al. Chuỗi năng lượng sinh học từ cây lâu năm ở
Nam Âu, trongKỷ yếu Hội nghị Năng lượng Sinh khối lần thứ 13,
Paris, tháng 9 năm 2004. Elsevier, Amsterdam. 6 Van Loo S và
Koppejan J,Sổ tay về quá trình đốt cháy sinh khối và
Đồng bắn. Nhà xuất bản Đại học Twente, Hà Lan (2003). 7 Knoef
HAM,Kiểm kê của các nhà sản xuất máy lọc khí sinh khối và
Cài đặt, Báo cáo cuối cùng cho Ủy ban Châu Âu, Hợp đồng

DIS / 1734/98-NL. Nhóm Công nghệ Sinh khối BV, Đại học
Twente, Enschede. (2000). 8 Lauer
M, Xác định các nhà cung cấp khí hóa gỗ nhỏ
nhà máy để thực hiện ở Styria, Áo. Đại học Aston University
Birmingham,Bản tin ThermalNet2: 18–21 (2006).
9 Walker M, Jackson G và Peacocke GVC, Sinh khối quy mơ nhỏ
khí hóa: phát triển hệ thống làm sạch khí cho năng lượng

J Sci Food Agric86: 1755–1768 (2006)
DOI: 10.1002 / jsfa

thế hệ, trongTiến bộ trong chuyển đổi sinh khối nhiệt hóa,
ed. bởi Bridgwater AV. Khoa học Blackwell, London, trang
441–451 (2001).
10 Kurkela E, PROGAS - Khí hóa và nhiệt phân R&D Programme 1997–1999, trongKỷ yếu Hội nghị Sản xuất Điện từ
Biomass III, Khí hóa & Nhiệt phân R & D & D. VTT, Espoo,
Phần Lan (2000).
11 Waldheim L, Morris M và Leal M, RLV, điện sinh khối
thế hệ: bã mía và rác, trongTiến bộ trong chuyển đổi sinh
khối nhiệt hóa, ed. bởi Bridgwater AV. Khoa học Blackwell,
London, trang 509–523 (2001).
12 Ståhl K, Neergaard M và Nieminen J, Báo cáo cuối cùng: Värnamo
chương trình trình diễn, trongTiến bộ trong chuyển đổi sinh khối
nhiệt hóa, ed. bởi Bridgwater AV. Khoa học Blackwell, London,
trang 549–563 (2001).
13 Hofbauer H và Rauch R, tiêu thụ nước theo phương pháp đo phân tử

khí hóa hơi nước bằng quy trình FICFB – khí hóa, trongTiến
bộ trong chuyển đổi sinh khối nhiệt hóa, ed. bởi Bridgwater
AV. Khoa học Blackwell, London, trang 199–208 (2001).

14 Bridgwater AV, Tính khả thi về kinh tế và kỹ thuật của
khí hóa sinh khối để sản xuất điện,Nhiên liệu74: 631–653
(1995).
15 Bridgwater AV, Xúc tác trong chuyển đổi sinh khối nhiệt,Appl
Xúc tác A116: 5–47 (1994).
16 Bridgwater AV, Nhiệt phân nhanh sinh khối.Khoa học nhiệtsố 8: 17–45

(2004).
17 Bridgwater AV, Nhiên liệu tái tạo và hóa chất bằng nhiệt
chế biến sinh khối.Chem Eng J91: 87–102 (2003). 18
Bridgwater AV và Peacocke GVC, Quy trình nhiệt phân nhanh cho
sinh khối.Xem xét đánh giá năng lương tái tạo và năng lượng lưu trữ4: 1–
73 (1999).

19 Bridgwater AV, Sản xuất nhiên liệu sinh học và tái tạo
hóa chất bằng cách nhiệt phân nhanh sinh khối.Tạp chí quốc tế về các vấn đề

năng lượng tồn cầu(Năm 2006).

20 Scott DS, Piskorz J và Radlein D, Các sản phẩm lỏng từ
nhiệt phân chớp nhoáng liên tục sinh khối.Quy trình Ind Eng Chem

Des Dev24: 581–588 (1985).
21 Scott DS và Piskorz J, Sự nhiệt phân chớp nhoáng của cây dương dương

gỗ.Can J Chem Eng60: 666–674 (1982).
22 Scott DS, Legge RL, Piskorz J, Majerski P và Radlein D, Nhanh
nhiệt phân sinh khối để thu hồi các hóa chất đặc biệt, Sự
phát triển trong chuyển đổi sinh khối nhiệt hóa, ed. của

Bridgwater AV và Boocock DGB. Blackie Academic and
Professional, London, trang 523–535 (1997).
23 Bridgwater AV, Sidwell A, Colechin M, Shanahan G và Shar-

man P, Báo cáo Sứ mệnh Đồng hồ Toàn cầu DTI: Năng lượng Sinh học - Sứ
mệnh Xác định phạm vi tới Hoa Kỳ và Canada, tháng 2 / tháng 10 năm
2005. UK DTI, London và PERA, Melton Mowbray, Vương quốc Anh (2006).

1767


T. Bridgwater
24 Prins W và Wagenaar BM, Đánh giá về cơng nghệ hình nón xoay

để nhiệt phân nhanh sinh khối, trongKhí hóa sinh khối và
nhiệt phân, ed. của Kaltschmitt MK và Bridgwater AV. CPL
Scientific Ltd, Newbury, Vương quốc Anh, trang 316–326
(1997).
25 Meier D, Schoell S và Klaubert H, Những phát triển mới trong
nhiệt phân nhanh ablative tại PYTEC, Đức. Đại học Aston
University Birmingham,Bản tin ThermalNet1: 4 (2005).

26 Peacocke GVC và Bridgwater AV, nhiệt phân tấm Ablative
sinh khối đối với chất lỏng.Sinh khối và năng lượng sinh học7: 147–154
(1994).

27 Scott DS và Piskorz J, Sự nhiệt phân chớp nhoáng của cây dương dương

gỗ.Can J Chem Eng60: 666–674 (1982).

28 Czernik S và Bridgwater AV, Các ứng dụng của sinh khối nhanh
nhiệt phân dầu.Năng lượng và Nhiên liệu18: 590–598 (2004).

1768

29 Amen-Chen C, Pakdel H và Roy C, Sản xuất đơn phân
phenol bằng cách chuyển đổi nhiệt hóa sinh khối: đánh giá. Cơng

Nghệ Ngun Liệu Sinh Học79: 277–299 (2001).
30 Leech J, Chạy động cơ nhiên liệu kép trên dầu nhiệt phân, trong

Khí hóa sinh khối và nhiệt phân, ed. của Kaltschmitt M và
Bridgwater AV. CPL Press, Newbury, trang 495–497 (1997).
31 Wyman C,Sổ tay về Ethanol sinh học: Sản xuất và Sử dụng,
Dịng Cơng nghệ Năng lượng Ứng dụng. Taylor và Francis Inc.,
New York, Hoa Kỳ (1996).
32 DOE MỸ,Hướng dẫn đầy đủ cho thế kỷ 21 về nhiên liệu sinh học và năng lượng sinh học.

Cục Nghiên cứu Nhiên liệu Thay thế Năng lượng, Washington
DC, Hoa Kỳ (2003).
33 BP Thơng cáo báo chí, ngày 20 tháng 6 năm 2006.

34 Kamm B, Gruber PR và Kamm M,Nhà máy chế biến sinh học - Cơng nghiệp

Q trình và Nhà sản xuất. Wiley-VCH, Đức (2006).

J Sci Food Agric86: 1755–1768 (2006)

DOI: 10.1002 / jsfa