NMBU-stipendiat Sepideh Niazi forsker på hvordan man kan bruke smeltet salt for å lage flydrivstoff av biomasse. Hun har sammenlignet syv salter for å finne den typen salt som egner seg best.
Doktorgraden hennes er en del av et EU-prosjekt kalt ABC-Salt som har som mål å produsere bærekraftig flytende biodrivstoff gjennom hydropyrolyse fra avfall som inneholder lignocellulose. Eksempler på slikt avfall er biprodukter fra skogdrift og treindustri, som tre, halm og lignin.
Fordelen med å bruke lignocelluloseholdige materialer til biodrivstoff er at slike rester fra treindustrien ikke konkurrerer med råvarer vi bruker til mat. Men for at treverk skal bli til drivstoff, må det varmes opp, og dette kan for eksempel gjøres gjennom høytrykkspyrolyse.
– Utfordringen er at det er vanskelig å få faste brennstoff inn i høyttrykksreaktoren som brukes i pyrolysen. Derfor må biomassen først gjøres om fra fast til flytende materiale, slik at det kan pumpes. Det kan man gjøre ved hjelp av saltsmelter, som kan løse opp materialene, sier Sepideh Niazi.
Saltsmelter er salt som blir flytende når det varmes opp. Denne flytende blandingen av biomasse og saltsmelter kan pumpes inn i høyttrykksreaktoren og enkelt føres videre i prosessen. Dessuten kan rask oppvarming av biomasse i saltsmelter forbedre kvaliteten på biodrivstoffet, fordi bindingene i biomassen ikke rekker å brytes før det er varmt, og man får dermed færre uønskede biprodukter i drivstoffet
Sammenlignet syv salter for å finne det som egner seg best
Hovedmålet med doktorgraden til Sepideh Niazi har vært å velge og karakterisere saltsmelter som egner seg for ABC-Salt-prosjektet. For å finne de saltsmeltene som egner seg best til dette formålet, ser forskerne på noen avgjørende egenskaper ved saltet. For eksempel bør det smelte på under 200 ℃ slik at biomassen ikke begynner å brytes ned før det er inne i høytrykksreaktoren. Saltet bør også ha høy termisk stabilitet, det vil si evne til å bevare egenskapene sine ved høy temperatur, og ikke skape etsende stoffer når det kommer i kontakt med vann i biomasse. I tillegg bør det ha gode transportegenskaper som for eksempel lav viskositet slik at det lett kan pumpes rundt i prosessen.
For å finne egnede saltsmelter, har Niazi brukt eksperimentelle forsøk og teoretisk modellering. Hun har hovedsakelig undersøkt og sammenlignet to saltsmeltesystemer – fire sammensetninger av ZnCl2:KCl:NaCl og tre sammensetninger av KCl:CuCl.
– Det er mange egenskaper ved saltet som må undersøkes. Selv om en type saltsmelte kan fremstå godt egnet fordi den har lavt smeltepunkt, kan det samme saltet skape etsende saltsyre når det kommer i kontakt med vann, og ødelegge konstruksjonsmaterialet i høyttrykksreaktoren, sier Sepideh Niazi.
Renser saltet for å bruke det på nytt
Når man har brukt saltsmelten til å gjøre biomassen om til flytende stoff, kan saltsmelten renses og gjenbrukes. Slik kan prosessen bli mer økonomisk og miljømessig attraktiv. For å undersøke hvordan man best renser saltsmelten, har Niazi brukt elektrolyse.
I arbeidet har Sepideh Niazi sett nøye på hydrolyse fordi det er lite teoretisk og eksperimentell data om hydrolyse av saltsmelter i litteraturen. Væskefasen til en hydrolysert KCl-løsning har hun modellert med Calphad-teknikken. Hun har utført den termodynamiske modelleringen av væskefasen basert på den subregulære løsningsmodellen ved å bruke Redlich Kister-polynomene i FactSage.
– Så vidt jeg vet, er dette første gang at klorider, oksider og vann modelleres som en enkelt flytende fase. De termodynamiske parameterne er optimalisert med tanke på alle eksperimentelle data tilgjengelig fra litteraturen og de binære fasediagrammene ble laget, sier Sepideh Niazi.