Die Herstellung von Biokohle aus Biomasse ist ein faszinierender Prozess, der eine langsame Pyrolyse beinhaltet.
Dabei handelt es sich um einen thermochemischen Umwandlungsprozess, der in Abwesenheit von Sauerstoff stattfindet.
Wir wollen den Prozess in einfache Schritte unterteilen:
1. Vorbereitung der Biomasse
Zunächst muss die Biomasse, z. B. Kiefernholz, Weizenstroh, Grünabfälle oder getrocknete Algen, aufbereitet werden.
Dazu wird sie getrocknet und in kleinere Stücke zerlegt.
Dieser Schritt gewährleistet, dass die Biomasse gleichmäßig ist und effizient verarbeitet werden kann.
2. Pyrolyse-Verfahren
Erhitzen
Der Biokohlereaktor wird 30-60 Minuten lang vorgeheizt.
Diese erste Aufheizphase ist entscheidend, um die Voraussetzungen für die Pyrolyse zu schaffen.
Beschickung
Die aufbereitete Biomasse wird dann kontinuierlich in den Reaktor eingespeist.
Der Beschickungsvorgang wird so gesteuert, dass ein gleichmäßiger Materialfluss gewährleistet ist.
Thermische Behandlung
Die Biomasse wird bei Temperaturen zwischen 270°C und 400°C pyrolytisch zersetzt.
Dieser Prozess dauert im Allgemeinen mehrere Stunden.
Während dieser Phase wird die Biomasse in Biokohle, Biogas und andere Nebenprodukte umgewandelt.
Gas- und Nebenproduktsammlung
Bei der Zersetzung der Biomasse wird Biogas erzeugt und aufgefangen.
Dieses Gas wird durch einen Zyklonstaubabscheider und einen Sprühstaubabscheider geleitet, um Verunreinigungen zu entfernen.
Das Gas wird in einem Kondensatorsystem weiter abgekühlt, um Teer und Holzessig zu entfernen.
Das verbleibende brennbare Gas wird recycelt und als Brennstoff zum Beheizen des Reaktors verwendet, wodurch das Verfahren energieeffizient ist.
3. Charakterisierung der Biokohle
Nach der Pyrolyse wird die hergestellte Biokohle mit verschiedenen analytischen Verfahren charakterisiert:
Primäranalyse
Mit dieser Analyse wird der Gehalt an festem Kohlenstoff bestimmt, der ein wichtiger Indikator für die Qualität und die Eigenschaften der Biokohle ist.
Der Gehalt an festem Kohlenstoff hängt von der Intensität der thermischen Behandlung ab.
Elementare Analyse
Dazu gehört die CHN-Analyse (Kohlenstoff, Wasserstoff, Stickstoff) zur Bestimmung der elementaren Zusammensetzung der Biokohle.
pH-Messung
Der pH-Wert der Biokohle in Lösung wird gemessen, was sich auf ihre Anwendung im Boden auswirken kann.
Bomben-Kalorimetrie
Mit dieser Methode wird der höhere Heizwert der Biokohle gemessen, der ihren Energiegehalt angibt.
N2-Adsorption
Mit dieser Technik wird die BET-Oberfläche gemessen, die für die Adsorptionskapazität der Biokohle wichtig ist.
Biologische Abbaubarkeit
Diese Tests bewerten die Auswirkungen der Biokohle auf den Boden, einschließlich des Sauerstoffbedarfs und der Kohlenstoffmineralisierungsraten.
4. Anwendung und Umweltauswirkungen
Die hergestellte Biokohle kann als Bodenverbesserungsmittel verwendet werden, um die Fruchtbarkeit und Struktur des Bodens zu verbessern.
Sie kann auch Kohlenstoff binden und so zu den Bemühungen um die Bindung von Kohlenstoff beitragen.
Die anfängliche Zugabe von Biokohle zum Boden kann die Kohlenstoffmineralisierungsrate leicht verringern, da sich die mikrobielle Bodengemeinschaft an die neuen Bedingungen anpasst.
Biokohle mit einem höheren Gehalt an gebundenem Kohlenstoff, die durch eine stärkere thermische Behandlung hergestellt wurde, zeigt jedoch aufgrund ihres geringeren Gehalts an flüchtigen, biologisch leicht abbaubaren Verbindungen eine stärkere Wirkung.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Herstellung von Biokohle aus Biomasse ein kontrollierter Pyrolyseprozess ist, der die Biomasse in ein stabiles, kohlenstoffreiches Material umwandelt, das für verschiedene Umweltanwendungen geeignet ist.
Der Prozess hängt in hohem Maße von der Art der Biomasse und den spezifischen Bedingungen der Pyrolyse, wie Temperatur und Verweilzeit, ab.
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