Glycerin från omförestring av vegetabiliska oljor som tillsatsmedel

Alemán. Vid omförestring av främst vegetabiliska oljor och även animaliskt fett och friteringsoljor erhålls glycerin som en biprodukt. Det är av betydelse för omförestringens ekonomi att biprodukten glycerin kan avyttras till ett så bra pris som möjligt. I Sverige idag, säljs ofta glycerinet till biogasproduktion för någon krona kilot. Kan man hitta avsättning där glycerinet kan ersätta en dyrare produkt kan betalningsviljan för glycerinet öka. I det här projektet har man studerat om glycerinet kan användas som tillsatsmedel vid pelletering av några biobränsleslag, och det värde som detta i så fall skulle kunna få vid denna användning.Syftet med projektet var att undersöka några lämpliga inblandningsmängder av glycerin, av några olika kvaliteter, vid pelletering av några bränsleslag (halm, rörflen och tall). Att ta reda på hur dessa påverkar pelletsens kvalitet, pelletspressens funktion, pelletsens lagringsbarhet, samt vid eldning av pelletsen hur risken för skadliga emissionsnivåer av kolmonoxid, kväveoxider, svaveloxider, aldehyder, risken för asksintring och korrosiva påslag i rökgaskanaler påverkas. Dessutom att uppskatta glycerinets värde vid tillsats till pellets.För att göra detta, gjordes pelleteringsförsök med inblandning av fyra glycerinsorter i tre bränsleslag vid 1 % och 5 % inblandning. Två stycken av glycerinsorterna var alkaliska, med ursprung i alkalisk omförestring av rapsolja, och två stycken var sura, med ursprung i sur förestring/omförestring följd av alkalisk omförestring, av i ett fall rapsolja och det andra fallet använd friteringsolja. Bränsleslagen var tall, rörflen och halm. Efter pelleteringarna mättes pelletsens hållfasthet, mängden finfraktion och skrymdensitet. Kemiska analyser gjordes av glycerinsorterna, bränsleslagen och glycerin/bränsleblandningarna med tanke på bl.a. en kommande utvärdering av asksmältegenskaper och risken för korrosion i samband med alkaliklorider. Pelletsen från försöken lagrades i 6 månader, då fuktupptag och förekomst av mögel studerades. Efter lagringsförsöken mättes pelletsens hållfasthet igen. Där så möjligt, utvärderades försöksdesignen statistiskt med multivariat dataanalys.Ungefär hälften av proverna eldades då emissioner av kolmonoxid (CO), kväveoxider (NOx), svaveldioxid (SO2), partiklar, akrolein och formaldehyd mättes. Dessutom mättes medeltemperatur och maximal temperatur vid förbränningen, och efter detta mängden förbränningsrest och dennas innehåll av oförbränt samt sintrat material. Några askor från förbränning av glycerin/tall-blandningarna skickades på kemisk analys.Inblandningen av glycerin i bränsleslagen gav generellt pellets med sämre hållfasthet, högre andel finfraktion och med betydligt lägre skrymdensitet. Dock har pellets, med bibehållen eller något bättre hållfasthet, och bibehållen eller lägre andel finfraktion, erhållits vid inblandning av en procent surt glycerin i bränsleslagen. Ofta minskade den specifika energiåtgången vid pelletering av bränslen innehållande glycerin, vilket kan bero på glycerinets smörjande egenskaper. Tillsats av glycerin medförde i samtliga fall en minskning av pelletsens skrymdensitet. Rörflen hade bäst hållfasthet, minst andel finfraktion och högst skrymdensitet, medan halm normalt hade sämst hållfasthet, störst andel finfraktion och lägst skrymdensitet.Vid lagringsförsöken tog pelletsen upp en del vatten, men kom aldrig upp i sådana nivåer att dess lagringsbarhet äventyrades. Pellets med glycerin tog upp mer vatten, och ofta mer ju mer glycerin de innehöll. Inte i några pellets från något försök kunde mögel hittas. Hållfastheten försämrades ofta mer ju mer glycerin pelletsen innehöll från början, och därmed ju sämre hållfastheten var från början. Även ursprungsfukthalten och därmed bränslet var av stor betydelse för fuktupptaget. Halm var både fuktigast från början och tog upp mest vatten. Dessutom försämrades hållfastheten, under lagringen, mest för halm.Vid eldningarna är det främst problem med att mängden partiklar, i rökgaserna, ökar med ökad glycerininblandning i bränslena. Beräkningar av mängden kalium som avgått med rökgaserna, utifrån analyser av bränslenas och deras askors sammansättning, tyder att denna ökar kraftigt vid ökad glycerintillsats. T.ex. vid eldning av tall med ca 1 % tillsatt glycerin, ökar mängden kalium som avgår med rökgaserna till samma nivå som vid eldning av halm. Det verkar finnas ett nära samband mellan mängden partiklar i rökgaserna och mängden kalium som avgått. Det är därför sannolikt att tillsats av glycerin kan orsaka problem med korrosiva beläggningar i rökgaskanalerna för bränslen som normalt inte brukar ge sådana problem. Med bränslen som normalt ger sådana problem, t.ex. halm, är det emellertid troligt att man inte kommer att märka så stor skillnad. Glycerin (surt) som innehåller svavel kan troligen hålla tillbaka partikelavgången något, och därmed även risken för korrosion i samband med alkaliklorider i rökgaserna.Emissionerna av akrolein och formaldehyd har inte ökat såsom kunde förväntas i försöken med glycerininblandning. Nivåerna av akrolein var under detektionsgränsen, och nivåerna av formaldehyd var mycket låga. Emissionerna av kolmonoxid, kväveoxider och svaveldioxid varierade stort mellan försöken på ett mer eller mindre slumpmässigt sätt. Eventuellt ökar kolmonoxid vid en lägre pelletskvalitet. Svaveldioxid borde öka vid förbränning av pellets med höga svavelhalter.Askans smältpunkter har sjunkit vid tillsats av glycerin till främst tall, men även till rörflen. Halmaskans smältpunkter har inte påverkats alls av glycerintillsatsen. Orsaken till att tallaska är mer känslig, är att mängderna av denna i tallen är så små, att glycerinaskans egenskaper lätt slår igenom även vid små tillsatser. Kaliumhalten i rörflen är så låg att det inte krävs så mycket glycerin med hög kaliumhalt för att dess askas egenskaper ska börja slå igenom. Halm däremot, har från början en hög askhalt, av en aska som redan innehåller mycket kalium, vilket gör att glycerinaskans kalium inte kan slå igenom även vid ganska stora tillsatser. Nyckeltalsberäkningarna har visat att främst rörflenets asksmältpunkter bör påverkas neråt vid glycerintillsats, men även tallens i mer ringa grad, från en från början hög nivå. Halmaskan bör knappt påverkas alls. Höga avgångar av kalium med rökgaserna kan eventuellt hålla tillbaka problemen med asksmältpunktsnedsättning i bottenaskan.Vissa av glycerinsorterna innehöll från början höga halter av metanol. Det är viktigt att denna kan avlägsnas, då den utgör en brandrisk vid pelleteringen och även vid transporter och hantering av glycerinet. Höga metanolhalter är även en hälsorisk, då metanol är giftigt.Värdet på glycerinet kan ligga på tre olika nivåer beroende på hur det fungerar vid inblandning i olika bränslen. A) Om glycerinet vid inblandning försämrar ett bra bränsle såsom t.ex. trä, vad gäller risken för sura påslag i rökgaskanalerna, så mycket att det hamnar i nivå med det för halm till eldning, så innebär detta att glycerinets värde blir negativt. B) Vid inblandning i ett dåligt bränsle som t.ex. halm, slår inte glycerinets egenskaper igenom, och dess värde räknat på energi blir därför som för detta bränsle. Detta motsvarar ca 0,6–0,9 kr/kg glycerin, vilket kan jämföras med att det betalats ca 1 kr/kg för glycerin till rötning. Tillsammans gör detta att det blir svårt att hitta en lönsam användning för glycerinet vid användning som tillsatsmedel vid pelletering eller vid användning som bränsle. Glycerinet skulle därför inte vara intressant att använda i dessa tillämpningar. C) Glycerinet fungerar som tillsatsmedel i mycket små mängder vid pelletering, då troligen som smörjmedel, och dess värde skulle då bli ca 3 kr/kg. Endast små mängder skulle kunna användas i denna tillämpning. Troligen bara ett par hundra ton.Råden till näringen blir att glycerin inte bör användas vid pelletring, då det sannolikt inte fungerar bra vid denna tillämpning. Ska glycerinet eldas, bör det ske tillsammans med ett dåligt bränsle, för att ej bränslets egenskaper ska försämras. Glycerinet är sannolikt lönsammare i andra tillämpningar än eldning till värmeproduktion. Vid små tillsatser kan glycerin sannolikt fungera som smörjmedel vid pelletering av vissa bränslen. Vill man ta reda på om glycerinet kan fungera som smörjmedel tillsammans med något billigt bindemedel vid pelletering av bränslen, fordras mer forskning.