Die Pyrolyse ist ein Prozess der thermischen Zersetzung von Biomasse, der in Abwesenheit von Sauerstoff stattfindet. Es handelt sich dabei um eine grundlegende chemische Reaktion, die die Vorstufe zu Verbrennungs- und Vergasungsprozessen darstellt. Zu den Produkten der Pyrolyse von Biomasse gehören Biokohle, Bioöl und Gase wie Methan, Wasserstoff, Kohlenmonoxid und Kohlendioxid.
Die wichtigsten Gase, die bei der Pyrolyse entstehen, sind eine Mischung aus H2, Kohlenwasserstoffgasen (C1-C4), CO2, CO und H2S. Diese Pyrolysegase lassen sich in drei Kategorien einteilen: nicht brennbare Gase (H2O und CO2), brennbare Gase (CO und CH4) und N-haltige Gase (NH3 und HCN). Die Ausbeute an Gasen wird von der Pyrolysetemperatur beeinflusst, wobei niedrigere Temperaturen zu einer geringeren Gasausbeute und höhere Temperaturen zu weiteren Sekundärreaktionen und einer erhöhten Gasproduktion führen. Auch die Verwendung eines Zeolith-Katalysators während der Pyrolyse kann die Ausbeute an Pyrolysegasen erhöhen.
Die Bildung von CO2 stammt hauptsächlich aus den Zersetzungsreaktionen von Carbonyl- und Carboxylgruppen in der Biomassepyrolyse, während die Bildung von CO hauptsächlich aus dem Aufbrechen von C-O-C- und C=O-Bindungen resultiert. H2 entsteht hauptsächlich aus der Spaltung von C-H-Gruppen und Aromaten. Bei niedrigen Temperaturen sind CO und CO2 die vorherrschenden gasförmigen Produkte, während CH4 bei hohen Temperaturen aufgrund von Lignindepolarisationsreaktionen dominiert.
Bei der Pyrolyse entstehen auch andere Produkte wie feste Holzkohle (einschließlich organischer Stoffe und Asche), Flüssigkeiten (Wasser und Bioöl) und Gase. Biokohle entsteht hauptsächlich bei niedrigen Temperaturen, während Gase vor allem bei hohen Temperaturen und schnellen Erhitzungsgeschwindigkeiten entstehen. Bioöl ist das Hauptprodukt bei mittleren Temperaturen und relativ hohen Erhitzungsgeschwindigkeiten. Bioöl ist eine braune, polare Flüssigkeit, die aus einer Mischung sauerstoffhaltiger Verbindungen besteht, die je nach Ausgangsmaterial und Reaktionsbedingungen variieren können.
Insgesamt entsteht bei der Pyrolyse eine breite Palette von Produkten, darunter Gase wie CO, CO2, CH4, H2 und CXHY-Gase sowie feste Kohle und Flüssigkeiten wie Wasser und Bioöl. Die spezifische Zusammensetzung und Ausbeute dieser Produkte kann je nach Temperatur, Erhitzungsrate und Vorhandensein von Katalysatoren während des Pyrolyseprozesses variieren.
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