Renewable energy sources are indispensable to meet the rising demand of energy usage  while  reducing  the  negative  environmental  impact  of utilising fossil  fuels. Gasification  is  an  efficient  technology  to  convert  biogenic waste  into  valuable gaseous products. The rate of conversion of char, produced in an intermediate step in the conversion, plays an essential role in the conversion of biogenic materials. The conversion of char is significantly affected by properties such as the structure of  the  char  and  its  alkali content.  This  thesis  presents  findings  related  to  the influence  of  char pore  structure  development  and  alkalis  content  on  char gasification, as well as the alkali release during gasification and co-gasification. 

Experimental  results  show  that  the  generation  of  micropores  are  directly proportional to the observed reactivity up to 70% of char conversion, after which the catalytic  effects  of  potassium  become  the  dominating  factor.  Furthermore, investigations of the effect of different intrinsic potassium contents on woody char reactivity demonstrate that no alkali surface saturation point is reached, as is the case for high-ash chars. Application of a modified random pore model enabled a successful  capture  of  the  later  stages  of  char  conversion  in  comparison  to  other kinetic models applied.  

Alkali release and sample mass changes were monitored simultaneously, using a thermogravimetric analyser together with a surface ionization detector (TGA-SID). The  studies  revealed  a  significant  release  of  alkali  as  woody  char conversion approaches completion during CO₂  gasification. For straw char the release of alkali decreased  continuously  throughout  the  conversion  process. Similar  results  were obtained  for  biochar  gasification  under  steam conditions  in  a  fixed  bed  reactor. However,  in  this  case  the  process  is more  complex,  including  transfer  of  alkali between particles inside the fixed bed, which influences char conversion.  

Co-gasification of different types of biomass can substantially affect char conversion efficiency. In comparison to pure wood, mixing wood and straw had positive effects on  the  char  conversion  for  rates  below  90%  of  conversion,  while  exceeding  this degree of conversion resulted in negative effects. The most significant positive effect was observed at a gasification temperature of 900 °C, particularly when using a wood-straw blend of 75 wt%:25 wt%.   

The above findings are important for the understanding of the mechanisms of char conversion and are valuable in the design of gasifiers. The research provides with a deeper understanding of char structure development, alkali release, and migration during gasification of biogenic materials.   

Förnybara  energikällor  behövs  för  att  möta  den  ökande  efterfrågan  på energianvändning,  samtidigt  med  behoven  av  att  minska  den  negativa miljöpåverkan  som  användningen  av  fossila  bränslen  medför.  Förgasning  är  en effektiv  teknologi  för  att  omvandla  biogent  avfall  till  värdefulla  gasformiga produkter.  I omvandlingsprocessen förkolas biomassan till biokol i ett intermediärt steg.  Hastigheten  för  omvandlingen  av  biokolet  spelar  en  avgörande  roll  vid förgasningen  av  biogena  material.  Denna  omvandling  påverkas  väsentligt  av biokolets egenskaper såsom kolstruktur och dess alkaliinnehåll. I denna avhandling presenteras  resultat  som  relaterar  till  inverkan  av  kolstrukturens  utveckling  och innehåll  av  alkalier  vid  förgasningen  av  biokol  samt  frigörandet  av  alkali  under förgasning och samförgasning. 

Experimentella  resultat  visar  på  att  genereringen  av  mikroporer  är  direkt proportionellt  mot  observerad  reaktivitet  upp  till  70  procents  kolomvandling. Därefter  är  de  katalytiska  effekterna  huvudsakligen  relaterade  till  kaliumhalten. Vidare  så  observerades  ingen  effekt  av  alkalimättnad  av  kolytan  på  biokolets reaktivitet vid studier med biokol från trämaterial med olika halter av kalium, något som observerats tidigare för biokol med högre innehåll av aska. Tillämpning av en modifierad randomiserad modell för utvecklingen av porer resulterade i en lämplig beskrivning av de slutliga stadierna i omvandlingen av biokol jämfört med andra kinetiska modeller. 

Frigörandet av alkalier och förändringar i provernas massa undersöktes med hjälp av termogravimetrisk analys tillsammans med en ytjonisationsdetektor (TGA-SID). Studierna  visar  att  en  betydande  mängd  alkalier  frigörs  mot  slutet  av  biokolets omvandling under koldioxidförgasning. För biokol från halm observerades däremot ett  fortsatt  minskat  frigörande  av  alkalier  under  hela  omvandlingsprocessen. Liknande resultat erhölls för biokolförgasning under ångförhållanden i en reaktor med en fast bädd. I detta fall är dock processen mer komplex och omfattar även överföring  av  alkalier  mellan  partiklar  inne  i  den  fasta  bädden,  vilket  påverkar kolomvandlingen.  

Samförgasning av olika typer av biomassa kan avsevärt påverka kolomvandlingens verkningsgrad. I jämförelse med rent trä så resulterade en blandning av trä och halm i positiva effekter på kolomvandlingen för omvandlingsgrader under 90 %, medan  högre  omvandlingsgrader  resulterade  i  negativa  effekter.  Den  mest betydelsefulla  positiva  effekten  observerades  vid  en  förgasningstemperatur  på 900°C, särskilt vid en trä-halm-blandning med viktprocentförhållandet 75:25 

Resultaten är viktiga för förståelsen av mekanismerna för omvandlingen av kol och är  värdefull  vid  konstruktion  av  förgasare.  Forskningen  har  gett  en  djupare förståelse för utvecklingen av kolstrukturen, frigörande av alkalier och migration under förgasning av biogent material.