Bioöl, das in erster Linie durch Schnellpyrolyse hergestellt wird, steht vor mehreren großen Herausforderungen, die seine direkte Nutzung behindern. Diese Probleme betreffen in erster Linie die chemische Zusammensetzung und die physikalischen Eigenschaften des Öls, zu denen ein hoher Säuregehalt, ein hoher Wassergehalt und eine geringe oxidative und thermische Stabilität gehören.
Hoher Säuregehalt: Bioöl ist aufgrund seines hohen Gehalts an organischem Sauerstoff, der zur Bildung verschiedener organischer Säuren führt, von Natur aus sauer. Dieser Säuregehalt macht das Öl korrosiv, insbesondere für Metallteile in Lager- und Transportsystemen. Die korrosive Natur des Bioöls erfordert die Verwendung korrosionsbeständiger Materialien oder die Anwendung chemischer Behandlungen zur Neutralisierung der Säuren.
Hoher Wassergehalt: Bioöl enthält in der Regel etwa 15 bis 20 Prozent Wasser, was nicht nur den Energiegehalt des Öls verdünnt, sondern auch seine Handhabung und Verarbeitung erschwert. Das Vorhandensein von Wasser kann zu einer Phasentrennung führen, bei der sich die Bioöl- und die Wasserphase trennen, was eine gleichmäßige Verarbeitung des Öls erschwert. Dies erfordert zusätzliche Verarbeitungsschritte, um den Wassergehalt zu entfernen oder zu reduzieren, z. B. durch Destillation oder andere Trennverfahren.
Instabilität: Bioöl ist sowohl oxidativ als auch thermisch instabil. Oxidative Instabilität kann zu einem raschen Abbau des Öls führen, wenn es der Luft ausgesetzt wird, was zur Bildung von Feststoffen und Gelen führt, die Kraftstoffsysteme verstopfen können. Thermische Instabilität bedeutet, dass sich das Öl bei hohen Temperaturen zersetzen kann, was für Anwendungen, die Wärme benötigen, wie die Verbrennung in Motoren, problematisch ist. Diese Instabilität macht Stabilisierungsbehandlungen erforderlich, die den Zusatz von Antioxidantien oder anderen chemischen Additiven beinhalten können.
Chemische Behandlungen: Um diese Probleme zu lösen, muss Bioöl sowohl physikalischen als auch chemischen Behandlungen unterzogen werden. Zu den physikalischen Behandlungen gehören die Filtration zur Entfernung von Verkohlungen und die Emulgierung zur Verbesserung der Stabilität. Chemische Behandlungen sind komplexer und umfassen Veresterung, katalytische Desoxygenierung/Hydrierung, thermisches Cracken und Syngasproduktion/Vergasung. Diese Verfahren zielen darauf ab, den Sauerstoffgehalt zu reduzieren, das Öl zu stabilisieren und seine Gesamtqualität und Eignung für verschiedene Anwendungen zu verbessern.
Auswirkungen auf die Ausbeute: Das Streben nach Bioöl mit einem geringeren Sauerstoffgehalt (unter 25 Gew.-%) zur besseren Trennung und Qualitätsverbesserung geht mit einer geringeren Ausbeute an nutzbarem Kohlenstoff einher. Diese geringere Ausbeute ist ein wichtiger Faktor für die wirtschaftliche Rentabilität der Bioölproduktion und -nutzung.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Nutzung von Bioöl derzeit durch seinen korrosiven Charakter, seinen hohen Wassergehalt und seine Instabilität eingeschränkt ist. Diese Probleme erfordern eine umfangreiche Verarbeitung und Aufbereitung, um Bioöl in ein Produkt umzuwandeln, das für verschiedene Anwendungen geeignet ist, insbesondere als Kraftstoff für den Verkehr. Die laufende Entwicklung in diesem Bereich konzentriert sich auf die Verfeinerung des Pyrolyseprozesses und der Nachbehandlungsmethoden, um die Qualität und Verwendbarkeit von Bioöl zu verbessern.
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