Pyrolyseöl, auch bekannt als Bioöl oder Bio-Crude, ist ein komplexes Gemisch aus sauerstoffhaltigen organischen Verbindungen, Wasser und verschiedenen Verunreinigungen.Es wird durch die thermische Zersetzung von Biomasse in Abwesenheit von Sauerstoff hergestellt.Es hat zwar Potenzial als erneuerbarer Kraftstoff, seine Zusammensetzung und Eigenschaften unterscheiden sich jedoch aufgrund seines hohen Sauerstoffgehalts und des Vorhandenseins verschiedener Verunreinigungen erheblich von denen herkömmlicher Erdölprodukte.Zu diesen Verunreinigungen gehören Wasser, sauerstoffhaltige Verbindungen, Säuren, Feststoffe und Schwefel, die seine Stabilität, Korrosivität und Verwendbarkeit beeinträchtigen.Das Verständnis dieser Verunreinigungen ist entscheidend für die Verbesserung der Qualität und der Anwendung von Pyrolyseöl.
Die wichtigsten Punkte werden erklärt:
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Hoher Wassergehalt (20-30%)
- Pyrolyseöl enthält eine beträchtliche Menge Wasser, in der Regel zwischen 20 und 30 Gewichtsprozent.
- Dieser hohe Wassergehalt verringert den Heizwert des Öls, wodurch es im Vergleich zu fossilen Brennstoffen eine geringere Energiedichte aufweist.
- Wasser trägt auch zur Instabilität des Öls bei, da es die Phasentrennung fördern und die Viskosität mit der Zeit erhöhen kann.
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Sauerstoffhaltige organische Verbindungen
- Das Öl ist reich an sauerstoffhaltigen Verbindungen wie Essigsäure, Formaldehyd, Phenolen, Anhydrozuckern und Oligosacchariden.
- Diese Verbindungen sind für den hohen Säuregehalt des Öls verantwortlich (pH-Wert bis zu ~2), der es korrosiv für Lager- und Handhabungsgeräte macht.
- Der Sauerstoffgehalt (35-50 Gew.-%) macht das Öl außerdem thermisch instabil und anfällig für Polymerisationen, was zu einer erhöhten Viskosität und verminderter Verwendbarkeit im Laufe der Zeit führt.
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Aromatische und aliphatische Kohlenwasserstoffe
- Pyrolyseöl enthält eine Mischung aus aromatischen und aliphatischen Kohlenwasserstoffen, die zu seiner komplexen chemischen Zusammensetzung beitragen.
- Der hohe Aromatengehalt verleiht dem Öl einen rauchigen, beißenden Geruch und trägt zu seiner dunkelbraunen Farbe bei.
- Diese Kohlenwasserstoffe können Kondensationsreaktionen eingehen, die das Öl weiter destabilisieren und seine Viskosität erhöhen.
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Feste Rückstände (bis zu 40 %)
- Das Öl enthält oft feste Rückstände wie Holzkohle und Asche, die bis zu 40 % seiner Zusammensetzung ausmachen können.
- Diese Feststoffe können Filter und Düsen verstopfen, so dass sich das Öl nur schwer handhaben und verarbeiten lässt.
- Das Vorhandensein von Feststoffen mindert auch die Gesamtqualität und Energiedichte des Öls.
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Hoher Schwefelgehalt
- Pyrolyseöl hat im Vergleich zu herkömmlichem Dieselkraftstoff in der Regel einen höheren Schwefelgehalt.
- Schwefelverbindungen tragen zur Korrosivität des Öls bei und können bei der Verbrennung zur Bildung schädlicher Emissionen, wie z. B. Schwefeldioxid, führen.
- Dies macht das Öl weniger umweltfreundlich und erschwert den Einsatz in Standardmotoren oder Turbinen.
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Oxidative Instabilität
- Das Öl neigt zu oxidativen Reaktionen, wenn es der Luft ausgesetzt wird, was zu Polymerisation und Agglomeration führt.
- Diese Reaktionen erhöhen im Laufe der Zeit die Viskosität und die Flüchtigkeit des Öls, so dass es schwierig zu lagern und zu transportieren ist.
- Die Instabilität begrenzt auch die Haltbarkeit des Öls und erfordert eine sorgfältige Handhabung, um einen Abbau zu verhindern.
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Gesundheits- und Sicherheitsaspekte
- Pyrolyseöl ist ätzend und kann bei Kontakt mit der Haut oder Einatmen der Dämpfe Reizungen oder gesundheitliche Probleme verursachen.
- Der charakteristische beißende Geruch und der hohe Säuregehalt machen den Umgang mit dem Öl ohne geeignete Schutzausrüstung gefährlich.
- Auch die thermische Instabilität des Öls stellt ein Sicherheitsrisiko dar, da es unter bestimmten Bedingungen exotherme Reaktionen eingehen oder sich entzünden kann.
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Unmischbarkeit mit fossilen Brennstoffen
- Aufgrund seines hohen Sauerstoffgehalts und seiner komplexen Zusammensetzung ist Pyrolyseöl mit herkömmlichen fossilen Brennstoffen nicht mischbar.
- Diese Unmischbarkeit schränkt seine direkte Verwendung in der bestehenden Kraftstoffinfrastruktur ein und erfordert eine zusätzliche Verarbeitung oder Vermischung, um es kompatibel zu machen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Pyrolyseöl eine Vielzahl von Verunreinigungen enthält, darunter Wasser, sauerstoffhaltige Verbindungen, Feststoffe und Schwefel, die seine Eigenschaften und Verwendbarkeit erheblich beeinträchtigen.Die Beseitigung dieser Verunreinigungen durch Raffinations- und Stabilisierungsprozesse ist für die Verbesserung der Qualität und der Verwendbarkeit von Pyrolyseöl als erneuerbare Kraftstoffalternative von entscheidender Bedeutung.
Zusammenfassende Tabelle:
| Schadstoff | Auswirkungen |
|---|---|
| Hoher Wassergehalt | Reduziert die Energiedichte, fördert die Phasentrennung, erhöht die Viskosität. |
| Sauerstoffhaltige Verbindungen | Hoher Säuregehalt, Korrosivität, thermische Instabilität und Polymerisation. |
| Aromatische Kohlenwasserstoffe | Rauchiger Geruch, dunkle Farbe, Kondensationsreaktionen, erhöhte Viskosität. |
| Feste Rückstände | Verstopft Filter, mindert die Qualität, reduziert die Energiedichte. |
| Hoher Schwefelgehalt | Korrosivität, schädliche Emissionen, Umweltprobleme. |
| Oxidative Instabilität | Polymerisation, erhöhte Viskosität, begrenzte Lagerfähigkeit. |
| Gesundheits- und Sicherheitsrisiken | Ätzend, gefährliche Dämpfe, thermische Instabilität. |
| Unmischbarkeit mit Kraftstoffen | Für die Kompatibilität mit fossilen Brennstoffen ist eine zusätzliche Verarbeitung erforderlich. |
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