Search

Analytical pyrolysis (Py-GC/MS) on mg-scale of Norway spruce (Picea abies)-derived kraft lignin, ethanosolv lignin, and dried lignin-rich soda-anthraquinone (AQ) black liquors was studied at 500 °C to compare the valorization potential of these materials, focusing on the type and yield of condensable pyrolysis products. Of particular interest was the relatively selective formation of guaiacol (2-methoxyphenol) from the dried soda-AQ black liquors in contrast to the formation of complex phenolic product mixtures from the pyrolysis of the kraft and ethanosolv lignins. It was shown that this finding could be attributed to differences in composition and structure as was assessed by various NMR and 2D-GC/FID analyses. From a comparison between the analytical pyrolysis results and the results of Norway spruce-derived pyrolysis oils that were produced in earlier research with a state-of-the-art kg-scale bubbling fluidized bed pyrolysis reactor, it was concluded that analytical pyrolysis is suitable to predict the pyrolysis behavior of lignin also on a larger scale. However, it was found that the prediction of reliable product yields for larger-scale pyrolysis from the semi-quantitative analytical pyrolysis yield results was less accurate, mainly due to differences in process conditions, such as heating rate and hot-vapor-residence times leading to secondary degradation reaction of the individual monomers. peerReviewed

Das Vergrosern des Recyclingstroms erfordert einen neuen Ansatz, der uber das Schmelzen und Umformen hinausgeht. Es gibt einige Techniken des chemischen Recyclings mit dem Potential, bestehende Recyclingmoglichkeiten zu erganzen. In diesem Aufsatz sind die Methoden des chemischen Recyclings dargestellt und anhand einer Okobilanz bewertet, erganzt durch eine Aufzahlung von Prozessen und Firmen in diesem Bereich. Wir zeigen, dass bestimmte Techniken besonders fur spezifische Mullstrome geeignet sind und dass nur eine Kombination aus den vorhandenen Methoden geeignet ist, das Kunststoffmullproblem zu losen. Aktuelle Forschung sollte realistischeren und weniger reinen Mischstromen grosere Aufmerksamkeit widmen, wahrend Trenn- und Sortierprozesse z.B. durch effektivere Regularien verbessert werden mussen. Dieser Aufsatz soll zur Entwicklung von Verfahren inspirieren, mit denen hochwertige Produkte hergestellt werden konnen, die die Kreislaufwirtschaft antreiben, indem sie notige Wirtschaftsanreize und Erleichterungen fur die Umwelt bieten.

Fast pyrolysis is an efficient technology to convert lignocellulosic biomass to a liquid product. However, the high contents of oxygenated compounds and water hinder the direct utilization of pyrolysis oils. Here, we report an upgrading concept to obtain liquid products with improved product properties and enriched in valuable low molecular weight chemicals and particularly alkylphenols. It entails two steps, viz. i) pyrolysis with in-situ staged condensation at multiple kg scale followed by ii) a catalytic hydrotreatment of selected fractions using a Ru/C catalyst. Of all pyrolysis oil fractions after staged condensation, the product collected in a condenser equipped with an electrostatic precipitator (ESP) at 120 °C was identified as the most attractive for hydrotreatment when considering product yields and composition. The best hydrotreatment results (Ru/C, 350 °C, 100 bar H2, 4 h) were achieved using beechwood and walnut shells as feedstock, resulting in a high oil yield (about 64 wt% based on pyrolysis oil fraction intake) with a higher heating value of about 37 MJ/kg and enriched in alkylphenols (about 16 wt%). Overall, it was shown that the type of biomass (beech sawdust, walnut granulates, and pine/spruce sawdust) has a limited impact on liquid and alkylphenols yields which implies feedstock flexibility of this integrated concept.

De problemen met fossiele brandstoffen vereisen niet alleen een overgang naar hernieuwbare bronnen voor energie, maar ook voor grondstoffen voor chemicalien. Terwijl zon, wind, water en aardwarmte gebruikt kunnen worden als bronnen voor hernieuwbare energie, is biomassa de enige hernieuwbare bron voor chemicalien, stelt Paul de Wild in zijn proefschrift. Biomassa hiervoor inzetten, is echter lastig vanwege de grote verscheidenheid en complexiteit. Nieuwe technologieen voor het economisch benutten van biomassa zijn volop in ontwikkeling, maar kunnen nog niet concurreren met petrochemische processen. Het is echter onvermijdelijk dat de toenemende schaarste aan fossiele bronnen, zoals aardolie, geleidelijk zal leiden tot een overgang van olieraffinage naar bioraffinage. In een bioraffinaderij kunnen verschillende typen biomassa via verschillende processen omgezet worden in warmte, elektriciteit en verschillende producten. De bioraffinaderij is zelfvoorzienend voor wat betreft warmte en elektriciteit en veroorzaakt geen milieubelasting. Thermochemische processen, zoals pyrolyse (thermische afbraak zonder de aanwezigheid van moleculair zuurstof), kunnen een belangrijke rol spelen bij bioraffinage. Het proefschrift van De Wild behandelt voor lignocellulosische biomassa een aantal op pyrolyse gebaseerde conversietechnologieen, die mogelijk in een bioraffinaderij toegepast kunnen worden. Paul de Wild (Utrecht, 1961) studeerde scheikunde in Nijmegen. Het onderzoek is uitgevoerd bij ECN en bij het Onderzoeksinstituut voor Technologie en Management, Green Chemical Reaction Engineering van de RUG. Het werd gefinancierd door ECN, SenterNovem/AgentschapNL en de EU.