1 marieke bruins wur fbr succesfactoren kleine schaal...

15
Succesfactoren Kleine Schaal Lokale bioraffinage in de keten 13 April, Lelystad, Marieke Bruins

Upload: others

Post on 23-Jul-2020

4 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: 1 Marieke Bruins WUR FBR Succesfactoren kleine schaal ...acrres.nl/wp-content/uploads/2017/04/1-Marieke-Bruins...2017/04/01  · 1 Marieke Bruins WUR FBR Succesfactoren kleine schaal_eindpresentatie

Succesfactoren Kleine Schaal

Lokale bioraffinage in de keten

13 April, Lelystad, Marieke Bruins

Page 2: 1 Marieke Bruins WUR FBR Succesfactoren kleine schaal ...acrres.nl/wp-content/uploads/2017/04/1-Marieke-Bruins...2017/04/01  · 1 Marieke Bruins WUR FBR Succesfactoren kleine schaal_eindpresentatie

Scaling

� In general: large scale factories will benefit from economy of scale

� Specific: the oil-based sector.

� However, in e.g. the food sector other effects occur. In this sector there are opposing forces between economy of scale for conversion facilities and diseconomy of scale for feedstock supply chains.

� Can this be the same for biorefinery?

Page 3: 1 Marieke Bruins WUR FBR Succesfactoren kleine schaal ...acrres.nl/wp-content/uploads/2017/04/1-Marieke-Bruins...2017/04/01  · 1 Marieke Bruins WUR FBR Succesfactoren kleine schaal_eindpresentatie

Chloorfabriek Uhdenora/AKZO

Small scale biorefinerySolving the problem of low functional density of biomass

� Advantages

● Lower transportation costs

● Increased storage times

● Water and minerals stay on site

● Less waste treatment on factory

● More income to farmers

● Faster innovations

● Safety

● Optimal process for the region

● Product quality improves due to fast delivery

� Disadvantage

● Economy of scale

Bruins & Sanders (2012)

Page 4: 1 Marieke Bruins WUR FBR Succesfactoren kleine schaal ...acrres.nl/wp-content/uploads/2017/04/1-Marieke-Bruins...2017/04/01  · 1 Marieke Bruins WUR FBR Succesfactoren kleine schaal_eindpresentatie

Design rules for scaling in biorefinery

Advantages of small scale without the disadvantages

� Splitting the process in two parts

� Low investment cost: Minimize heat exchange

� Energy use and the combination with biogas and CHP

Page 5: 1 Marieke Bruins WUR FBR Succesfactoren kleine schaal ...acrres.nl/wp-content/uploads/2017/04/1-Marieke-Bruins...2017/04/01  · 1 Marieke Bruins WUR FBR Succesfactoren kleine schaal_eindpresentatie

Splitting the process in two parts

� Densification before transportation

� Perishable crops

� Meal or starch from cassava

WO2005/121183A1

Central Processing Plant

Central Processing Plant

Page 6: 1 Marieke Bruins WUR FBR Succesfactoren kleine schaal ...acrres.nl/wp-content/uploads/2017/04/1-Marieke-Bruins...2017/04/01  · 1 Marieke Bruins WUR FBR Succesfactoren kleine schaal_eindpresentatie

Low investment cost: Minimize heat

exchange

Lange, J. P. (2001). Cattech 5(2): 82�95.

For heat neutral reactions small scale is a possibilityOr: avoid heat exchange by clever solutions

High investment cost for heat exchange

Scaling makes sense for highly exothermic and endothermic processes

Page 7: 1 Marieke Bruins WUR FBR Succesfactoren kleine schaal ...acrres.nl/wp-content/uploads/2017/04/1-Marieke-Bruins...2017/04/01  · 1 Marieke Bruins WUR FBR Succesfactoren kleine schaal_eindpresentatie

Low investment cost: Minimize heat

exchange

High investment cost for heat exchange

Scaling makes sense for highly exothermic and endothermic processes

Lange, J. P. (2001). Cattech 5(2): 82�95.

For heat neutral reactions small scale is a possibilityOr: avoid heat exchange by clever solutions

CxHyOz Fats and oils

CxHzOyN Sv Proteins &

amino acids

CxHzOy(OCHz)vLignin

CxHzOy Carbohydrates

Oil &

gas

Various

Biomass

CxHy

Naphtha

Chemical

Products

CxHzN

CxHzO

CxHy

Petrochemical

Approach

Bio�refinery

Approach

Enthalpy

Page 8: 1 Marieke Bruins WUR FBR Succesfactoren kleine schaal ...acrres.nl/wp-content/uploads/2017/04/1-Marieke-Bruins...2017/04/01  · 1 Marieke Bruins WUR FBR Succesfactoren kleine schaal_eindpresentatie

Byosis (Lelystad, Netherlands)

Combine with Biogas/CHP

Page 9: 1 Marieke Bruins WUR FBR Succesfactoren kleine schaal ...acrres.nl/wp-content/uploads/2017/04/1-Marieke-Bruins...2017/04/01  · 1 Marieke Bruins WUR FBR Succesfactoren kleine schaal_eindpresentatie

Combine with biogas and CHP

Page 10: 1 Marieke Bruins WUR FBR Succesfactoren kleine schaal ...acrres.nl/wp-content/uploads/2017/04/1-Marieke-Bruins...2017/04/01  · 1 Marieke Bruins WUR FBR Succesfactoren kleine schaal_eindpresentatie

Energy cost in conventional process

Page 11: 1 Marieke Bruins WUR FBR Succesfactoren kleine schaal ...acrres.nl/wp-content/uploads/2017/04/1-Marieke-Bruins...2017/04/01  · 1 Marieke Bruins WUR FBR Succesfactoren kleine schaal_eindpresentatie

Anti-solvent crystallization

Vapour

Extraction juiceEvaporation &Crystallization

Bleed

Vapour feedback

Precipitate

Ethanol

Heater

Zeolite adsorption

WO2012/128624A1

Page 12: 1 Marieke Bruins WUR FBR Succesfactoren kleine schaal ...acrres.nl/wp-content/uploads/2017/04/1-Marieke-Bruins...2017/04/01  · 1 Marieke Bruins WUR FBR Succesfactoren kleine schaal_eindpresentatie

First Demo Production Plant

Page 13: 1 Marieke Bruins WUR FBR Succesfactoren kleine schaal ...acrres.nl/wp-content/uploads/2017/04/1-Marieke-Bruins...2017/04/01  · 1 Marieke Bruins WUR FBR Succesfactoren kleine schaal_eindpresentatie

Update ontwerpregels

� Maak de decentrale-centrale “knip” op de juiste plek.

� Houd investeringskosten voor apparatuur, en in het bijzonder

warmtewisseling, zo laag mogelijk.

� Gebruik lokale reststromen voor de generatie van warmte en energie, die ter

plekke gebruikt worden.

� Ontwateren is wel en drogen niet een optie op kleine schaal.

� Produceer voor een lokale of eigen markt.

� Gebruik het verschil tussen verkoopprijs en inkoopwaarde binnen je eigen

proces.

� Werk met zo min mogelijk mensuren en zorg voor automatisering en centrale

ondersteuning.

� Gebruik modulaire units als het proces op meerdere plaatsen toe te passen is.

Page 14: 1 Marieke Bruins WUR FBR Succesfactoren kleine schaal ...acrres.nl/wp-content/uploads/2017/04/1-Marieke-Bruins...2017/04/01  · 1 Marieke Bruins WUR FBR Succesfactoren kleine schaal_eindpresentatie

Future of small scale biorefinery

� Small scale biorefinery can be:

● More sustainable

● Aiding farmers

● Be economical

Many biorefinery processes are still under development

Improvements on small scale may be implemented also on

large

In the long run cost-effectiveness will determine

success of small scale processes.

Page 15: 1 Marieke Bruins WUR FBR Succesfactoren kleine schaal ...acrres.nl/wp-content/uploads/2017/04/1-Marieke-Bruins...2017/04/01  · 1 Marieke Bruins WUR FBR Succesfactoren kleine schaal_eindpresentatie

Pre-processing

of biomass

Is of all times

Food: Brandy

Dutch innovation

Transportation of pre-processed ethanol