Biomasa uważana jest za trzecie, co do wielkości na świecie, naturalne źródło energii odnawialnej. Jest ona wykorzystywana jako paliwo w zarówno w ogrzewnictwie komunalnym, jak również w energetyce zawodowej. Może być z powodzeniem wykorzystywana w procesach termicznej konwersji tj. toryfikacja, piroliza oraz zgazowanie.

Wspomniane procesy termicznej przekształcają biomasę w trzy podstawowe produkty: stały – karbonizat (lub toryfikat w przypadku procesu toryfikacji ), ciekłą frakcję węglowodorową oraz gazową frakcję węglowodorową. Naturalna „surowa” biomasa cechuje się dużą wilgotnością, niską gęstością energetyczną i niejednorodnością, a także małą gęstością nasypową. Dzięki termicznej konwersji biomasy, otrzymuje się materiał o bardzo podobnych właściwościach fizycznych i chemicznych do samego węgla lub karbonizatu z węgla. W zależności od parametrów technologicznych prowadzonego procesu, właściwości biomasy można otrzymać karbonizat, który zawiera do 85% węgla, a tym samym charakteryzuje się wysoką kalorycznością do 32 000 kJ/kg.

Karbonizat z biomasy z powodu jego korzystnej charakterystyki (wysoka kaloryczność, niska zawartość popiołu) jest bardzo interesującym źródłem energii odnawialnej, jednakże na dzień dzisiejszy nie można go zakwalifikować jako odnawialne źródło energii (OZE), czy jako biomasę ponieważ nie jest on ujęty w żadnym rozporządzeniu dotyczącym biomasy i odnawialnych źródeł energii, także ze względu na istniejącą definicję biomasy. Taki stan może być spowodowany brakiem odpowiednich metod badania karbonizatów, które pozwoliły by na potwierdzenie ich pochodzenia i będą podstawą do nadania certyfikatu materiałowego. Opracowywana w Instytucie Chemicznej Przeróbki Węgla procedura potwierdzania naturalnego pochodzenia karbonizatów/toryfikatów (metoda klasyfikacyjna), stanowi alternatywę dla drogiej i czasochłonnej metody oznaczania zawartości izotopu węgla 14C. Niestety metoda ta ze względu na nieprzystosowanie do badania materiałów pochodzących z termicznej konwersji może wprowadzać w błąd. W tabeli 1 przedstawiono porównanie poprawności opracowanego rozwiązania.

 

Tabela 1. Wyniki klasyfikacji czystych i zanieczyszczonych polimerami odpadowymi karbonizatów z biomasy.

Nr

Próbka

Warunki procesu

Algorytm IChPW

(biomasa Tak/Nie)

Wyniki analizy 14C (biomasa Tak/Nie)

Temp.[°C]

Ilość polimeru [%]

1

Czysty karbonizat z biomasy

500

0

Tak

Tak

2

700

0

Tak

Tak

3

600

0

Tak

Tak

4

Karbonizat zanieczyszczony

458

30 PP

Nie

Tak

5

741

30 PP

Nie

Tak

6

600

30 PP

Nie

Tak

7

600

30 SBR

Nie

Nie

8

600

10 SBR

Nie

Tak

9

600

100 SBR

Nie

Nie

10

600

100 PET

Nie

Nie

11

600

30 PET

Nie

Nie

14

600

30 ABS

Nie

Tak

SBR – kauczuk styrenowo-butadienowy,

PET – politereftalan etylenu,

ABS – akrylonitryl-butadien-styern,

PP – polipropylen,

Procedura analityczna opracowana przez Instytut łączy metody chemometryczne oraz wyniki analiz chemicznych badanych próbek karbonizatów czy toryfikatów i pozwala z 96% poprawnością określić pochodzenie badanego materiału. Daje również znacznie lepsze wyniki w porównaniu do metody 14C w przypadku analizy karbonizatów uzyskanych podczas pirolizy mieszanki biomasy i polimerów odpadowych.