Pyrolyse ist die thermische Zersetzung von Biomasse unter Ausschluss von Sauerstoff oder mit deutlich weniger Sauerstoff als für eine vollständige Verbrennung erforderlich.
Bei diesem Prozess wird die Biomasse in nützlichere Formen umgewandelt, z. B. in ein kohlenwasserstoffreiches Gasgemisch, eine ölähnliche Flüssigkeit und einen kohlenstoffreichen festen Rückstand, der als Holzkohle bezeichnet wird.
5 Schlüsselpunkte erklärt: Verständnis der Pyrolyse Zersetzung von Biomasse
1. Prozess und Bedingungen
Bei der Pyrolyse wird Biomasse bei hohen Temperaturen, in der Regel über 550 °C, in einer Umgebung mit wenig Sauerstoff erhitzt.
Diese kontrollierte Erhitzung führt zur Aufspaltung der Biomasse in ihre Bestandteile, hauptsächlich Zellulose, Hemizellulose und Lignin, die sich bei unterschiedlichen Temperaturen zersetzen.
2. Bestandteile und ihre Zersetzung
Hemizellulose zersetzt sich zwischen 250 und 400 °C, wobei bei einer Erhitzung auf 720 °C etwa 20 % Halbkoks entstehen.
Zellulose benötigt höhere Temperaturen von 310 bis 430 °C, um sich zu zersetzen, was zu 8 % Halbkoks führt.
Lignin zersetzt sich bei 300-530 °C und ergibt etwa 55 % Halbkoks.
Diese Zersetzungen führen zur Bildung kleinerer Kohlenwasserstoffpartikel durch Depolymerisation und zur Herstellung von ungesättigten Polymeren und Halbkoks durch Dehydratisierung.
3. Produkte der Pyrolyse
Der Pyrolyseprozess führt zu drei Hauptprodukten:
Gas: Ein Gemisch aus flüchtigen Kohlenwasserstoffen, darunter CO, CO2, H2 und CH4, das durch das Aufbrechen von C-C- und C-H-Bindungen bei höheren Temperaturen entsteht.
Flüssig (Bio-Öl): Eine ölähnliche Substanz, die reich an Kohlenwasserstoffen ist und bei mittleren Temperaturen und hohen Erhitzungsgeschwindigkeiten entsteht.
Fest (Holzkohle): Ein kohlenstoffreicher Rückstand, der bei Verfahren wie der langsamen Pyrolyse, bei denen der Schwerpunkt auf der Herstellung von Holzkohle liegt, maximiert wird.
4. Arten der Pyrolyse
Langsame Pyrolyse: Kennzeichnend sind niedrige Erhitzungsraten und längere Verweilzeiten, wodurch die Produktion von Holzkohle maximiert wird. Sie wurde in der Vergangenheit in der Industrie zur Herstellung von Holzkohle, Essigsäure, Methanol und Ethanol eingesetzt.
Schnelle Pyrolyse: Sie beinhaltet höhere Erhitzungsraten und kürzere Verweilzeiten und konzentriert sich auf die Maximierung der Ausbeute an Bioöl.
Ultraschnelle Pyrolyse: Arbeitet mit noch höheren Heizraten und sehr kurzen Verweilzeiten und zielt in erster Linie auf die Gaserzeugung ab.
5. Historische und industrielle Nutzung
Die Pyrolyse, insbesondere in Form der Holzdestillation, wird schon seit der Antike genutzt, insbesondere von den Ägyptern zum Einbalsamieren und Abdichten von Schiffen.
In den 1800er Jahren war sie ein bedeutender Industriezweig, der vor allem durch die Herstellung von Holzkohle Brennstoff für die industrielle Revolution lieferte.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Pyrolyse ein vielseitiges und wichtiges Verfahren zur Umwandlung von Biomasse in wertvolle Energieprodukte ist, das seine Methodik an das gewünschte Endprodukt anpasst, sei es Gas, Flüssigkeit oder Feststoff.
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