Die Pyrolyse von Biomasse ist ein thermochemischer Prozess, der die thermische Zersetzung von Biomasse unter Ausschluss von Sauerstoff beinhaltet.
Bei diesem Prozess werden Biokohle, Bioöl und Gase wie Methan, Wasserstoff, Kohlenmonoxid und Kohlendioxid erzeugt.
Die Pyrolyse von Biomasse ist von entscheidender Bedeutung, da sie als Vorstufe sowohl für Verbrennungs- als auch für Vergasungsprozesse dient.
Die Effizienz und die Produkte der Pyrolyse hängen von der Temperatur, der Heizrate und der Art der verwendeten Biomasse ab.
5 wichtige Punkte erklärt
1. Überblick über den Prozess
Biomassepyrolyse findet statt, wenn Biomasse in einer sauerstofffreien Umgebung erhitzt wird.
Der Prozess kann in drei Hauptphasen unterteilt werden: Trocknung, eigentliche Pyrolyse und Kühlung.
In der Trocknungsphase wird der Biomasse Feuchtigkeit entzogen.
In der Pyrolysephase wird die getrocknete Biomasse auf Temperaturen zwischen 300 und 900 °C erhitzt.
Dadurch wird die Biomasse in ihre Bestandteile wie Zellulose, Hemizellulose und Lignin zerlegt.
In der letzten Stufe werden die Produkte abgekühlt und in Bioöl, Biokohle und Synthesegas aufgetrennt.
2. Produktentstehung
Die Produkte der Biomassepyrolyse variieren je nach Temperatur und Erhitzungsrate.
Bei niedrigeren Temperaturen (unter 450 °C) und langsamen Erhitzungsraten ist das Hauptprodukt Biokohle.
Bei höheren Temperaturen (über 800 °C) und schnellen Erhitzungsgeschwindigkeiten entstehen hauptsächlich Gase.
Bei mittleren Temperaturen und hohen Erhitzungsgeschwindigkeiten entsteht als Hauptprodukt Bioöl.
3. Mechanismen der Pyrolyse
Der Pyrolyseprozess umfasst sowohl primäre als auch sekundäre Mechanismen.
Zu den primären Mechanismen gehören die Bildung von Holzkohle, die Depolymerisation und die Fragmentierung.
Bei der Bildung von Holzkohle entstehen Benzolringe, die sich zu einem festen Rückstand verbinden, der als Holzkohle bezeichnet wird.
Depolymerisation und Fragmentierung beinhalten den Abbau von Polymerstrukturen in der Biomasse.
Sekundäre Mechanismen wie Cracken und Rekombination treten auf, wenn flüchtige Verbindungen, die bei den primären Mechanismen freigesetzt werden, weitere Reaktionen eingehen.
Dies führt zur Bildung von Sekundärkohle und anderen gasförmigen Produkten.
4. Einfluss von Biomasse-Eigenschaften und Betriebsbedingungen
Die Qualität und Ausbeute der Pyrolyseprodukte werden von den Betriebsbedingungen wie Temperatur, Verweilzeit und den physikalischen und chemischen Eigenschaften der Biomasse beeinflusst.
Zu den Biomassequellen gehören landwirtschaftliche Nutzpflanzen, Waldabfälle, feste Siedlungsabfälle und andere.
Der Feuchtigkeitsgehalt, der gebundene Kohlenstoff und die flüchtigen Bestandteile der Biomasse beeinflussen die Verteilung der Endprodukte.
5. Anwendungen und Vorteile
Die Pyrolyse von Biomasse bietet eine kostengünstige und kontinuierliche Methode zur Umwandlung fester Biomasse in leicht zu lagernde und zu transportierende Flüssigkeiten.
Diese Flüssigkeiten können für die Wärme-, Strom- und Chemieproduktion verwendet werden.
Das Bioöl kann als Brennstoff, die Biokohle als Bodenverbesserungsmittel und das Synthesegas als Brennstoff für Heizung oder Stromerzeugung verwendet werden.
Durch dieses Verfahren wird nicht nur das Volumen der Biomasse verringert, was die Lagerung und den Transport erleichtert, sondern es ermöglicht auch die Gewinnung hochwertiger Chemikalien aus Bioöl.
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