Här finslipas den kemiska omvandlingen av biogent avfall till värdefulla produkter
Terminens sista skolbesök gjorde KTH Energiplattform vid institutionen för kemiteknik och avdelningen för processteknologi. Här ligger fokus på processer för kemisk energi- och bränsleomvandling med en unik kompetens och erfarenhet inom termokemisk omvandling av biogent avfall och biomassa. Dessutom rymmer avdelningen en världsunik större anläggning för trycksatt fluidbäddförgasning.
Under terminens sista besök deltog KTH Energiplattformens föreståndare Lina Bertling Tjernberg, vice föreståndare Christophe Duwig, samt Pierre Bodin, senior forskningsrådgivare för strategiska satsningar. De välkomnades av Klas Engvall, avdelningschef för avdelningen för processteknologi.
Forskningen vid avdelningen är inriktad på kemisk energi- och bränsleomvandling, med de två huvudområdena industriell katalys och miljökatalys, samt termokemisk omvandling av biomassa och biogent avfall. Intresset för att producera biobränslen eller kemikalier från biogent avfall är stort, inte minst internationellt. Dessutom ställs forskningen inför utmaningen att utveckla nya processer som bidrar till framtidens cirkulära och hållbara samhälle.
Första stoppet för skolbesöket var avdelningens mindre reaktor för förbränning, förgasning eller pyrolys som just nu var under ombyggnad. Reaktorn visades av forskningsingenjör Christer Rosén som ansvarar för att den nu utrustas bland annat med ett nytt styr- och reglerlsystem.
I denna uppställning görs främst förstudier och enklare undersökningar inför projekt som senare ska genomföras i den större uppställningen vid avdelningen. Samtidigt ska den även stå tillgänglig för institutionens doktorander.
Att först genomföra mindre försök öppnar för ett mer kostnadseffektivt arbetssätt för forskarna, betonar Klas Engvall.
– Att bedriva vår forskning är väldigt kostsamt så vi arbetar mycket aktivt med att hitta nya sätt som gör det mer kostnadseffektivt, bland annat genom att vi använder komponenter och instrument som är vanliga i industrin till våra experimentella uppställningar, säger Klas Engvall, professor och avdelningschef för avdelningen för processteknologi.
Ett av projekten som planeras sker i samarbete med Stockholm Exergi, med målet att förstå destruktionen av PFAS i avloppsslam vid förbränningen och samtidigt återvinna fosfor. Andra projekt i planeringsfasen handlar om att återvinna metaller ur restprodukter från aluminiumtillverkning.
Forskargruppen för termokemisk omvandling av biogent avfall vid avdelningen har ett flertal industrisamarbeten, bland annat med PyroCell, Meva Energy, och Phoenix BioPower. Tillsammans med Meva Energy hoppas forskarna studera möjligheterna att använda rester efter möbeltillverkning vid IKEAs fabriker i Polen för att producera el. Dessutom deltar forskarna i ett flertal EU-stödda projekt runt om i Europa, bland dem WASTE2H2: Waste to Hydrogen och Bio-Flexgen .
I nuläget arbetar Klas Engvall med att ansöka om ett nytt nationellt centrum för termokemisk omvandling i samarbete med bland andra Luleå tekniska universitet samt en rad företag, bland andra SSAB, LKAB, Uniper samt befintliga företagspartners. Även detta för att kunna genomföra forskningen mer kostnadseffektivt då fler kan bidra i gemensamma insatser.
Därefter tog en av avdelningens doktorander vid, nämligen Elise Farah som tidigare var en av vinnarna av postertävlingen under KTH Energy Dialogue . Hennes forskning fokuserar på att förädla rester från skogsavverkning till nya biobränslen bland annat med hjälp av pyrolys. I processen skapas bland annat en form av bioolja som efter ytterligare processteg kan bli basen både till nya färger och plaster.
Dagens plastmaterial är svåra att återvinna på grund av att de består av flera olika material. Men de plastmaterial som blir resultatet av denna process blir möjliga att ta tillvara i en cirkulär återvinningsprocess. Därefter visade doktoranden Tzu-En Chien och postdoktoranden Franziska Dahlman ett nybyggt instrument för att undersöka kemiska ytreaktioner på atomnivå med hjälp av laserljus. Reaktionerna sker oerhört snabbt vilket ställer stora krav på de instrument som används och därför bygger forskarna dem själva. Mätningarna görs i vakuum eller tryck som ligger nära atmosfäriskt tryck. Bland annat undersöks reaktioner där vätgas reagerar med en annan förening för att möjliggöra lagring i flytande form.
Målet är att se vad som sker i så hög detalj som möjligt och under så korta tidsförlopp som möjligt. Instrumentet gör det möjligt att fånga hur atomerna uppför sig på ytan av olika material i videofilmer.
Projektet har finansiering av SSF och går att läsa mer om på handledare Daniel Hardings webbsidor . Fler bilder på instrumentet går även att se på Tzu-En Chiens instagram-konto.
Sista stoppet under skolbesöket var den största anläggningen vid avdelningen
för processteknologi. Den är världsunik tack vare möjligheten att studera termokemisk omvandling under högt tryck och höga temperaturer. Utrustningen kan hantera ett tryck upp till 30 bar och en temperatur kring cirka 1000 grader. Uppställningen består av ett antal reaktorer som reser sig över tre våningsplan i en stor industrihall, omgiven av trappor och ställningar.
Forskningen som genomförs här ska bland annat kartlägga vad som sker vid förgasning och pyrolys av olika material och kombinationer av material, som till exempel sorterade industrisopor, men även olika biogena avfall och vad som kan återvinnas från dessa processer.
Även denna uppställning står just nu under ombyggnad inför försök med en ny form av katalysator. I vår ska ombyggnationen vara klar och den står då redo för nya experiment. När reaktorn är igång stiger temperaturen runt utrustningen till 35-40 grader vilket gör det till en tuff arbetsmiljö. Under våren planeras cirka 20 försök där varje försök tar upp till tre dagar att genomföra.