Lignocellulosic Biomass to Hydrogen: A Review of Main Production Routes and Comparative Analysis of the Most Promising Conversion Technologies
2024 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE credits
Student thesis
Abstract [en]
Hydrogen (H₂) is emerging as a crucial renewable energy carrier in the transition towards cleaner energy sources. Currently, the majority of H₂ production relies on fossil fuels, which negatively impact the environment. Recent research has explored renewable alternatives, highlighting H₂ sourced from lignocellulosic biomass (LCB) as a promising and innovative option. This thesis provides insights into H₂ production from LCB by reviewing the main conversion pathways, examining their advantages, drawbacks, and technological maturity. It discusses emerging biological, electrobiological, and thermochemical methods, with a particular focus on the thermochemical pathways of gasification and pyrolysis. A comparative assessment study was conducted to identify the most promising technology for the conversion of LCB to H₂. The study compares leading technologies through a literature review, considering the key performance indicators (KPIs) hydrogen yield, levelized cost of hydrogen (LCOH), capital expenditures (CAPEX), operational expenditures (OPEX), global warming potential (GWP), and energy and water consumption. Among the specific technologies studied, dual fluidized bed (DFB) steam gasification demonstrated superior performance. The findings suggest that H₂ production from LCB is promising, offering cost-competitive H₂ with low emission intensity compared to production from other low-emission sources. However, further technological advancements are required for widespread commercialization.
Abstract [sv]
Vätgas spelar en central roll som energibärare i övergången till förnybara energikällor. Idag baseras majoriteten av den vätgas som produceras på fossila bränslen, vilket medför betydande miljöpåverkan. Forskning har därför fokuserat på att utveckla hållbara metoder för vätgasproduktion, där biomassa framstår som ett lovande och innovativt alternativ. Denna masteruppsats undersöker vätgasproduktion från biomassa genom att analysera de främsta produktionsvägarna, samtidigt som deras fördelar, nackdelar och tekniska mognad utvärderas. Särskild uppmärksamhet riktas mot de termokemiska omvanlingsmetoderna förgasning och pyrolys, men även framväxande teknologier inom biologisk och elektrobiologisk produktion diskuteras. En jämförande analys har utförts för att identifiera den mest lovande tekniken för omvandling av biomassa till vätgas. Genom en omfattande litteraturstudie utvärderas ledande teknologier utifrån faktorer som verkningsgrad, produktionskostnad, kapitalkostnader, driftskostnader, global uppvärmningspotential samt energi- och vattenförbrukning. Bland de analyserade teknologierna visade ångförgasning med dubbla fluidiserade bäddar de mest lovande resultaten. Slutsatsen är att vätgasproduktion från biomassa har potential att bli ett kostnadseffektivt och hållbart alternativ till andra förnybara energikällor. Dock krävs ytterligare teknisk utveckling för att möjliggöra storskalig industrialisering och kommersialisering.
Place, publisher, year, edition, pages
2024. , p. 76
Series
TRITA-ITM-EX ; 2024:519
National Category
Energy Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-354692OAI: oai:DiVA.org:kth-354692DiVA, id: diva2:1904706
Subject / course
Energy Technology
Educational program
Degree of Master
Presentation
2024-09-25, 00:00
Supervisors
Examiners
2024-10-102024-10-102024-10-10Bibliographically approved