Wodór, biowęgiel i grafen z biomasy: proces CHyP Proton Power

Jeden proces, kilka produktów

Proton Power, Inc. z Tennessee opracował proces CHyP (Cellulose to Hydrogen Power): kontrolowaną pirolizę i zgazowanie biomasy celulozowej (zrębki, odpady drzewne, słoma, odpady rolnicze, osady) w reaktorze o niskiej temperaturze. Z jednego wsadu powstają:

• wodór w gazie syntezowym o wysokim udziale H2, do oczyszczenia lub spalenia w silniku,
• energia elektryczna i ciepło z gazu syntezowego w agregacie,
• odnawialny olej napędowy (po syntezie Fischera-Tropscha w wariancie paliwowym),
• biowęgiel Pro-C: stały węgiel o dużej powierzchni właściwej, trwale wiążący CO2 z biomasy (kwalifikacja CORC do kredytów węglowych),
• z biowęgla, po dalszej obróbce, grafen turbostratyczny (ProCnano, ProCene, Graphix) jako zamiennik grafitu w anodach ogniw litowo-jonowych.

Właśnie ta ostatnia droga przyciąga dziś najwięcej uwagi: Europa buduje fabryki baterii, a grafit anodowy niemal w całości pochodzi z Chin.

Grafen turbostratyczny w anodzie baterii

W grafenie turbostratycznym warstwy węgla są obrócone względem siebie, co ułatwia wnikanie jonów litu i odprowadzanie ciepła. Według testów Proton Power ogniwa z taką anodą mają do dwóch razy większą pojemność, ładują się znacznie szybciej, wytrzymały ponad 2900 cykli bez spadku pojemności i przewodzą ciepło 11 razy lepiej niż grafit, co obniża ryzyko przegrzania. Materiał powstaje z biowęgla, więc jego ślad węglowy jest według producenta o ok. 90 % niższy niż grafitu z wydobycia i syntezy. Więcej w artykule baterie Proton Power z grafenem turbostratycznym.

Co jest sprawdzone, a co w drodze

Proces CHyP pracuje w instalacjach pilotażowych i demonstracyjnych w USA; w 2024 r. Proton Power udzielił licencji firmie Victory Clean Energy na komercyjne wdrożenia. Materiały anodowe są w fazie testów ogniw z producentami baterii. Nie ma jeszcze instalacji przemysłowej w Europie. Dlatego każdy projekt omawiamy indywidualnie i piszemy tylko o tym, co producent potwierdził.

Dla kogo w Polsce

• Producenci baterii i materiałów anodowych szukający grafitu z surowca odnawialnego spoza Chin.
• Zakłady z własną biomasą odpadową (tartaki, papiernie, rolnictwo, oczyszczalnie), które chcą z niej mieć wodór lub energię i biowęgiel zamiast kosztu utylizacji.
• Projekty wodorowe rozważające wodór z biomasy jako uzupełnienie elektrolizy tam, gdzie brakuje taniej energii elektrycznej.
• Nabywcy kredytów węglowych z biowęgla (CORC).

Nasza odpowiedź: Proton Power przez Enerwis

Enerwis reprezentuje Proton Power w Polsce: organizujemy rozmowy techniczne, dostęp do danych z instalacji pilotażowych i próbek materiałów oraz ocenę, czy dany strumień biomasy nadaje się do procesu. Dla projektów wodorowych łączymy to z ofertą Fabrum na skraplanie i magazynowanie wodoru.

Co przygotować do rozmowy

• rodzaj i ilość biomasy (t/rok), wilgotność, skład, sezonowość,
• czego oczekujecie: wodoru, energii, biowęgla, grafenu, kredytów węglowych,
• dla baterii: wymagania materiałowe anody, wielkość zapotrzebowania, etap projektu,
• lokalizacja i dostępne media.

FAQ

Czy wodór z biomasy jest „zielony"? Wodór z biomasy o udokumentowanym pochodzeniu zalicza się do odnawialnego; dodatkowo biowęgiel wiąże część węgla z biomasy na stałe, więc bilans CO2 procesu może być ujemny.

Czy grafen turbostratyczny można kupić dziś? W ilościach próbnych do testów ogniw tak, po uzgodnieniu z Proton Power. Produkcja przemysłowa zależy od wdrożeń licencyjnych.

Czym biowęgiel Pro-C różni się od zwykłego biowęgla? Powstaje w kontrolowanym procesie o powtarzalnych parametrach, ma dużą powierzchnię właściwą i czystość, które pozwalają przetworzyć go dalej na grafen, i kwalifikację CORC do kredytów za trwałe związanie CO2.

Czy proces CHyP działa na osadach ściekowych? Proton Power testował różne surowce celulozowe, w tym odpady; każdy surowiec wymaga sprawdzenia na instalacji pilotażowej.