Ist Pyrolyseöl dasselbe wie Diesel? Die entscheidenden Unterschiede in den Kraftstoffeigenschaften aufdecken

Nein, Pyrolyseöl ist nicht dasselbe wie Diesel. Obwohl beides brennbare Flüssigkeiten sind, die als Kraftstoff verwendet werden können, unterscheiden sie sich grundlegend in ihrer Herkunft, chemischen Zusammensetzung und ihren physikalischen Eigenschaften. Pyrolyseöl ist ein rohes, unraffiniertes Produkt, das aus Abfall gewonnen wird, während Diesel ein hochraffiniertes und standardisiertes Kraftstofffraktion aus Erdöl ist.

Die entscheidende Erkenntnis ist, Pyrolyseöl nicht als direkten Ersatz für Diesel, sondern als synthetisches Rohöl zu betrachten. Die direkte Verwendung in einem unveränderten Dieselmotor führt aufgrund seiner korrosiven Natur und schlechten Verbrennungseigenschaften zu schnellen und schweren Schäden.

Was ist Pyrolyseöl? Das Rohmaterial

Pyrolyseöl, manchmal auch Bio-Öl oder aus Altreifen gewonnenes Kraftstofföl (TDF-Öl) genannt, ist das flüssige Produkt der Pyrolyse. Es stellt einen potenziellen Weg dar, Abfall in einen wertvollen Energieträger umzuwandeln.

Der Pyrolyseprozess

Pyrolyse ist die thermische Zersetzung von Materialien bei hohen Temperaturen in einer sauerstoffarmen Umgebung. Wenn Einsatzstoffe wie Plastikabfälle, Altreifen oder Biomasse ohne Luft auf 400–600 °C erhitzt werden, zerfallen sie in drei Produkte: einen Feststoff (Kohle), ein Gas (Synthesegas) und eine Flüssigkeit (Pyrolyseöl).

Eine komplexe chemische Suppe

Im Gegensatz zu Diesel ist Pyrolyseöl ein hochkomplexes und instabiles Gemisch aus Hunderten verschiedener chemischer Verbindungen. Es zeichnet sich durch einen hohen Wassergehalt (15–30 %), einen hohen Sauerstoffgehalt (35–40 % bei Bio-Öl) sowie das Vorhandensein von Säuren, Aldehyden, Ketonen und Phenolen aus. Es enthält auch feine Partikel von Kohle und Asche.

Diesel: Ein raffinierter und stabiler Kraftstoff

Dieselkraftstoff ist einer der gängigsten und am besten verstandenen Kraftstoffe der Welt. Seine Eigenschaften werden durch internationale Standards streng kontrolliert, um eine zuverlässige Motorleistung zu gewährleisten.

Fraktionierte Destillation von Rohöl

Diesel wird in einer Raffinerie durch fraktionierte Destillation von Erdöl gewonnen. Es handelt sich um einen spezifischen „Schnitt“ oder eine Fraktion, die in einem genau definierten Temperaturbereich siedet und sie von leichteren Fraktionen wie Benzin und schwereren wie Schmieröl trennt.

Eine präzise Kohlenwasserstoffformel

Standard-Dieselkraftstoff besteht fast ausschließlich aus Kohlenwasserstoffen – Ketten von Wasserstoff- und Kohlenstoffatomen (typischerweise C10 bis C20). Er weist einen sehr geringen Sauerstoff- und Wassergehalt auf, ist chemisch stabil und nicht sauer. Oft werden Additive beigemischt, um die Schmierfähigkeit, die Zündqualität und die Leistung bei Kälte zu verbessern.

Wichtige Unterschiede, die im Motor eine Rolle spielen

Die chemischen Unterschiede zwischen Pyrolyseöl und Diesel führen zu sehr unterschiedlichem Verhalten im Kraftstoffsystem und im Brennraum eines Motors.

Energiegehalt (Heizwert)

Der hohe Wasser- und Sauerstoffgehalt im Pyrolyseöl bedeutet, dass es pro Kilogramm deutlich weniger Energie enthält. Der untere Heizwert (UHV) von Pyrolyseöl liegt typischerweise bei etwa 17 MJ/kg, was weniger als der Hälfte des Heizwerts von Dieselkraftstoff von ca. 43 MJ/kg entspricht. Das bedeutet, man bräuchte mehr als die doppelte Menge Öl, um die gleiche Arbeit zu verrichten.

Acidität und Korrosivität

Pyrolyseöl ist stark sauer, mit einem pH-Wert, der oft zwischen 2,0 und 3,0 liegt. Dies macht es extrem korrosiv für die gängigen Metalle (Stahl, Aluminium, Messing) und Elastomere (Dichtungen, O-Ringe), die in Standard-Kraftstoffpumpen, -leitungen und -einspritzdüsen verwendet werden. Dieselkraftstoff ist neutral und nicht korrosiv.

Zündqualität (Cetanzahl)

Dieselmotoren sind auf die Selbstzündung des Kraftstoffs angewiesen, wenn dieser in heiße, komprimierte Luft eingespritzt wird. Diese Zündqualität wird durch die Cetanzahl gemessen. Diesel hat eine festgelegte Cetanzahl (typischerweise 40–55). Pyrolyseöl hat eine sehr niedrige oder nicht vorhandene Cetanzahl, was bedeutet, dass es nicht richtig zündet, was zu unvollständiger Verbrennung, Fehlzündungen und Motorklopfen führt.

Stabilität und Verunreinigungen

Pyrolyseöl ist thermisch instabil. Bei Erwärmung können seine reaktiven Verbindungen polymerisieren und dicken Schlamm und Feststoffe bilden, die Kraftstofffilter und Einspritzdüsen schnell verstopfen. Das Vorhandensein von Kohle und Asche trägt zusätzlich zur Verstopfung der Einspritzdüsen und zum Motorverschleiß bei. Diesel ist so formuliert, dass er unter der Hitze und dem Druck eines Kraftstoffsystems stabil ist.

Die Kompromisse verstehen: Die Herausforderung bei der Verwendung von Pyrolyseöl

Obwohl Pyrolyseöl eine interessante Lösung zur Umwandlung von Abfall in Energie darstellt, birgt seine direkte Verwendung als Kraftstoff erhebliche technische Herausforderungen.

Das Problem der direkten Verwendung

Der Versuch, einen unveränderten Dieselmotor mit rohem Pyrolyseöl zu betreiben, führt zu einem katastrophalen Ausfall. Die unmittelbaren Auswirkungen wären Korrosion des Kraftstoffsystems, verstopfte Filter und Einspritzdüsen durch Polymerisation sowie eine schlechte Verbrennung, die übermäßigen Rauch, Ablagerungen und mögliche mechanische Schäden verursacht.

Der Weg zu nutzbarem Kraftstoff: Upgrading

Um als Kraftstoff für den Transport verwendet werden zu können, muss Pyrolyseöl einer erheblichen sekundären Verarbeitung unterzogen werden, die als Upgrading bekannt ist. Dies beinhaltet oft einen katalytischen Prozess wie die Hydrodeoxygenierung (HDO), bei dem Wasserstoff unter hohem Druck und hoher Temperatur verwendet wird, um Sauerstoff, Wasser und andere Verunreinigungen zu entfernen. Dieser Prozess wandelt das instabile Öl in stabile, energiereiche Kohlenwasserstoffe um, die herkömmlichem Diesel ähneln.

Alternative Verwendungen: Kessel und Öfen

Rohes Pyrolyseöl kann manchmal in externen Verbrennungssystemen wie Industrieheizkesseln oder Öfen mitverbrannt werden. Selbst in diesen Anwendungen muss das System jedoch speziell mit korrosionsbeständigen Materialien und speziellen Brennern konstruiert oder modifiziert werden, um die aggressiven Eigenschaften und den geringeren Energiegehalt des Öls zu bewältigen.

Die richtige Wahl für Ihre Anwendung treffen

Das Verständnis der grundlegenden Natur dieser beiden Flüssigkeiten ist für jedes Projekt, das sie beinhaltet, von entscheidender Bedeutung.

• Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf der Betankung eines Standard-Dieselmotors liegt: Sie müssen raffinierten Dieselkraftstoff verwenden, der etablierten Industriestandards wie ASTM D975 (in den USA) oder EN 590 (in Europa) entspricht.
• Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf der Verwertung von Abfall durch Pyrolyse liegt: Erkennen Sie, dass das entstehende Öl ein rohes Zwischenprodukt und kein fertiger Kraftstoff ist. Es muss entweder an eine Raffinerie zum Upgrading verkauft oder in speziellen Industrieheizkesseln verwendet werden, die für den Umgang mit korrosiven Kraftstoffen ausgelegt sind.

Letztendlich ist die Kenntnis der Eigenschaften Ihres Kraftstoffs der erste und wichtigste Schritt zu einer erfolgreichen und zuverlässigen Energieanwendung.

Zusammenfassungstabelle:

Eigenschaft	Pyrolyseöl	Dieselkraftstoff
Herkunft	Abfall (Plastik, Reifen, Biomasse) durch Pyrolyse	Raffiniertes Erdöl
Energiegehalt (UHV)	~17 MJ/kg	~43 MJ/kg
Acidität (pH-Wert)	2,0 - 3,0 (Stark korrosiv)	Neutral (Nicht korrosiv)
Cetanzahl	Sehr niedrig / Nicht vorhanden	40 - 55 (Standardisiert)
Hauptverwendung	Industriekessel (mit Modifikationen) oder Upgrading	Standard-Dieselmotoren

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