Production of synthetic natural gas from different biomass

Abstract

Increasing the share of renewable transport fuels is stated as a target in the Renewable energy directive (RED II), which obliges all EU nations to provide solutions for cleaner transportation. Bio-SNG, a synthetic natural gas produced from biomass, offers a solution for large-scale production of biofuels. This thesis presents the technology required for bio-SNG production via gasification and catalytic methanation. Potential biomasses were analyzed for bio-SNG production in Finland. Performance of two biomass is studied with Aspen Plus process simulation.

Research of bio-SNG production technology showed that the technology is mostly mature although there is little experience from the process itself. Aspen model of two biomasses proved to be reasonably accurate illustration of a real demonstration plant. Biomass analysis concluded that the superior feedstocks for bio-SNG production are forestry byproducts, followed by wheat straw from agriculture. Aspen model concluded that the performance of woody biomass and straw is similar, while straw has slightly better process efficiencies.

Uusiutuvien polttoaineiden osuuden kasvattaminen mainitaan tavoitteena uusiutuvan energian direktiivissä (RED II), joka velvoittaa kaikki EU jäsenvaltiot etsimään ratkaisuja puhtaampaan liikenteeseen. Bio-SNG, biopohjainen synteettinen maakaasu, tarjoaa mahdollisuuden teollisen mittakaavan biopolttoaine tuotantoon. Tämä diplomityö esittelee bio-SNG:n tuottamiseen kaasutuksen ja katalyyttisen metanoinnin avulla vaadittavan teknologian. Suomen potentiaalisimmat biomassat bio-SNG:n tuotantoon analysoitiin, ja kahta biomassaa tutkittiin Aspen Plus mallissa.

Bio-SNG:n tuotantoon vaadittavan teknologian tutkimus paljasti että teknologia on kypsää, vaikka itse prosessista on vähän kokemusta. Aspen malli osoittautui kohtuullisen hyväksi metodiksi esittää todellista bio-SNG-prosessia. Biomassan analyysissa selvisi, että metsäteollisuuden sivutuotteet ovat parhaita raaka-aineita bio-SNG:n tuotantoon vehnän oljen lisäksi. Aspen mallinnus selvitti, että puuperäisen biomassan ja oljen suorituskyky on samankaltainen, vaikka oljen käyttö mahdollistaa hieman paremman hyötysuhteen.