Bioöl, das durch Schnellpyrolyse von Biomasse hergestellt wird, besteht hauptsächlich aus sauerstoffhaltigen organischen Verbindungen, Wasser und verschiedenen anderen organischen Komponenten. Die Zusammensetzung von Bioöl ist gekennzeichnet durch einen hohen Sauerstoffgehalt (bis zu 40 Gew.-%), einen erheblichen Wassergehalt (oft 20-30 %) und das Vorhandensein zahlreicher reaktiver Moleküle und Oligomere. Diese Zusammensetzung führt zu mehreren Schlüsseleigenschaften, darunter niedriger Heizwert, Säuregehalt, Instabilität und hohe Dichte.
Ausführliche Erläuterung:
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Sauerstoffhaltige organische Verbindungen: Bioöl ist reich an sauerstoffhaltigen Verbindungen wie Säuren, Alkoholen, Ketonen, Furanen, Phenolen, Ethern, Estern, Zuckern, Aldehyden, Alkenen und stickstoffhaltigen Verbindungen. Diese Verbindungen entstehen durch die Fragmentierung und Depolymerisation von Zellulose, Hemizellulose und Lignin während des Schnellpyrolyseprozesses. Der hohe Sauerstoffgehalt (bis zu 40 Gewichtsprozent) ist ein wesentlicher Faktor, der zur schlechten Stabilität und zum niedrigen Heizwert des Öls beiträgt.
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Wassergehalt: Bioöl enthält in der Regel eine beträchtliche Menge an Wasser, oft im Bereich von 20-30 %. Dieser hohe Wassergehalt wirkt sich nicht nur auf den Heizwert aus, sondern erschwert auch die Trennungs- und Aufbereitungsprozesse. Das Vorhandensein von Wasser kann im Laufe der Zeit zu Phasentrennung und erhöhter Viskosität führen, was die Verwendung von Bioöl als Brennstoff weiter erschwert.
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Reaktive Moleküle und Oligomere: Bioöl enthält viele reaktive Moleküle und oligomere Spezies mit Molekulargewichten über 5000. Diese Bestandteile tragen zur Instabilität des Bioöls bei, selbst bei Raumtemperatur. Die Oligomere können Aerosole bilden, die zu einer mehrphasigen Mikroemulsion führen, die die Instabilität des Öls noch verschlimmert, ein Phänomen, das als Alterung bekannt ist. Die Alterung kann zur Bildung von mehr Wasser, erhöhter Viskosität und Phasentrennung führen.
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Andere Eigenschaften: Die Zusammensetzung des Bioöls führt auch zu einigen anderen bemerkenswerten Eigenschaften. Aufgrund des hohen Sauerstoff- und Wassergehalts hat es einen niedrigeren Heizwert als Erdöl. Es ist säurehaltig, was bei der Lagerung und Handhabung zu Korrosionsproblemen führen kann. Außerdem ist Bioöl nicht mit Erdöl mischbar und hat eine höhere Dichte als Wasser.
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Aufbereitung und Abtrennung: Aufgrund dieser Herausforderungen muss Bioöl veredelt werden, um seine Stabilität zu verbessern, seinen Sauerstoffgehalt zu verringern und seine Brennstoffeigenschaften zu verbessern. Dies kann durch verschiedene Raffinationstechnologien wie Hydrotreating und Hydrocracking erreicht werden, bei denen es sich um Anpassungen herkömmlicher Erdölraffinerieverfahren handelt. Ziel dieser Verbesserungen ist es, einen Kraftstoff zu erzeugen, der Rohöl im Transportwesen ersetzen kann.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Zusammensetzung von Bioöl aus der Schnellpyrolyse komplex ist und einen hohen Anteil an sauerstoffhaltigen Verbindungen, Wasser und reaktiven Molekülen aufweist. Diese Komponenten erfordern eine sorgfältige Handhabung und Aufbereitung, um Bioöl in eine brauchbare Kraftstoffquelle zu verwandeln.
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