Die Pyrolyse von Biomasse ist ein durch Wärme angetriebener Prozess, der die thermische Zersetzung von Biomasse in Abwesenheit von Sauerstoff bewirkt.
Dieser Prozess umfasst sowohl primäre als auch sekundäre Mechanismen, die zur Produktion von Biokohle, Bioöl und Gasen wie Methan, Wasserstoff, Kohlenmonoxid und Kohlendioxid führen.
Die 5 wichtigsten Mechanismen werden erklärt
1. Bildung von Holzkohle
Zu Beginn des Pyrolyseprozesses wird die Biomasse erhitzt, was zur Bildung von Benzolringen führt.
Diese Ringe verbinden sich zu einem festen Rückstand, der als Holzkohle bekannt ist und eine aromatische polyzyklische Struktur aufweist.
Bei diesem Prozess wird auch Wasser oder nicht kondensierbares Gas freigesetzt.
2. Depolymerisation
Bei der Depolymerisation werden die chemischen Bindungen innerhalb der Polymere der Biomasse bei der Erhitzung aufgebrochen.
Dieser Schritt ist entscheidend für die Freisetzung von flüchtigen Verbindungen.
3. Fragmentierung
Bei der Fragmentierung wird die Biomasse weiter in kleinere Partikel zerlegt.
Dies erleichtert die Freisetzung von flüchtigen Bestandteilen und die Bildung von Holzkohle.
4. Cracken
Instabile flüchtige Verbindungen werden durch weitere Reaktionen in kleinere Moleküle aufgespalten.
5. Rekombination
Einige der kleineren Moleküle können rekombinieren und komplexere Verbindungen bilden.
Aus den Sekundärreaktionen der flüchtigen Verbindungen kann zusätzliche Holzkohle entstehen.
Die Art und der Ertrag der Produkte (Biokohle, Bioöl und Gase) hängen von den Betriebsbedingungen ab, insbesondere von der Temperatur und der Verweilzeit.
Bei niedrigen Temperaturen (weniger als 450 °C) ist das Hauptprodukt Biokohle.
Bei hohen Temperaturen (über 800 °C) ist das Hauptprodukt Gas.
Bei Zwischentemperaturen entsteht als Hauptprodukt Bioöl.
Dieser thermische Prozess ist sowohl für die Verbrennung als auch für die Vergasung von grundlegender Bedeutung und findet auf natürliche Weise innerhalb der ersten zwei Sekunden nach dem Erhitzen der Biomasse statt.
Die Abwesenheit von Sauerstoff während der Pyrolyse verhindert die Verbrennung und ermöglicht die Erzeugung energiereicher Produkte wie Biokohle und Biogas.
Die für den Prozess benötigte Energie wird häufig durch die Verbrennung der gasförmigen Reaktionsprodukte bereitgestellt, so dass sich der Prozess unter kontrollierten Bedingungen selbst trägt.
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