Bioöl aus der Schnellpyrolyse ist ein komplexes Gemisch, das hauptsächlich aus sauerstoffhaltigen organischen Verbindungen und Wasser besteht. Es zeichnet sich durch einen hohen Wassergehalt (20-30 %), einen hohen Sauerstoffgehalt (35-50 %) und einen niedrigen pH-Wert (bis zu ~2) aus, wodurch es sauer und korrosiv ist. Das Bioöl hat außerdem eine hohe Viskosität (20-1000 cp bei 40°C) und enthält feste Rückstände (bis zu 40%). Sein Heizwert liegt zwischen 5600-7700 Btu/lb (13-18 MJ/kg) und ist damit niedriger als der herkömmlicher Brennstoffe. Aufgrund seiner oxidativen Instabilität neigt Bioöl dazu, zu polymerisieren oder zu agglomerieren, wodurch sich seine Viskosität und Flüchtigkeit mit der Zeit erhöht. Um seine Stabilität und Kompatibilität mit Raffineriebrennstoffen zu verbessern, sind häufig Aufbereitungsverfahren wie die Desoxygenierung erforderlich.
Die wichtigsten Punkte werden erklärt:
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Primäre Zusammensetzung von Bio-Öl:
- Sauerstoffhaltige organische Verbindungen: Bioöl ist reich an sauerstoffhaltigen organischen Verbindungen, die zu seinem hohen Sauerstoffgehalt (35-50 %) beitragen. Zu diesen Verbindungen gehören Säuren, Alkohole, Ketone, Aldehyde und Phenole, die bei der Zersetzung von Biomasse während der Pyrolyse entstehen.
- Wassergehalt: Bioöl enthält eine erhebliche Menge Wasser (20-30 %), das als Nebenprodukt des Pyrolyseprozesses anfällt. Dieser hohe Wassergehalt senkt den Heizwert des Bioöls und trägt zu dessen Instabilität bei.
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Physikalische und chemische Eigenschaften:
- Die Dichte: Bioöl hat eine höhere Dichte als Wasser, die zwischen 1,10 und 1,25 g/ml liegt.
- Heizwert: Der Heizwert von Bioöl ist mit 5600-7700 Btu/lb (13-18 MJ/kg) relativ niedrig im Vergleich zu herkömmlichen fossilen Brennstoffen.
- Viskosität: Bioöl ist hochviskos, mit einem Viskositätsbereich von 20-1000 cp bei 40°C. Diese hohe Viskosität kann bei der Handhabung und dem Transport zu Problemen führen.
- pH-Wert und Säuregehalt: Der pH-Wert von Bioöl ist in der Regel sehr niedrig, oft um 2, was es sehr sauer macht. Dieser Säuregrad ist auf das Vorhandensein organischer Säuren zurückzuführen, die auch zur Korrosivität des Bioöls beitragen.
- Feste Rückstände: Bioöl kann bis zu 40 % feste Rückstände enthalten, bei denen es sich um Holzkohlepartikel und andere nichtflüchtige Stoffe handelt, die aus dem Pyrolyseprozess mitgeführt werden.
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Instabilität und Nachrüstungsbedarf:
- Oxidative Instabilität: Bioöl ist oxidativ instabil, d. h. es neigt mit der Zeit zur Polymerisation, Agglomeration oder zu oxidativen Reaktionen. Diese Reaktionen erhöhen die Viskosität und Flüchtigkeit des Bioöls, so dass es für die direkte Verwendung als Brennstoff weniger geeignet ist.
- Aktualisierung von Prozessen: Um die Stabilität und Kompatibilität von Bioöl mit herkömmlichen Raffineriebrennstoffen zu verbessern, werden häufig Veredelungsverfahren wie die Desoxygenierung eingesetzt. Bei der Desoxygenierung wird der Sauerstoffgehalt reduziert, wodurch sich der Heizwert und die Stabilität des Bioöls verbessern.
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Anwendungen und Verwendungszwecke:
- Kraftstoffanwendungen: Trotz seiner Probleme kann Bioöl als flüssiger Brennstoff in Dieselmotoren und Gasturbinen zur Stromerzeugung verwendet werden. Es ist auch für die Mitverbrennung in Kraftwerken attraktiv, da es einfach zu handhaben ist und im Vergleich zu fester Biomasse geringere Transport- und Lagerkosten verursacht.
- Chemischer Ausgangsstoff: Bioöl kann als Quelle für organische Verbindungen und Spezialchemikalien dienen, die extrahiert und in verschiedenen industriellen Anwendungen eingesetzt werden können.
- Umstellung auf Motorkraftstoffe: Bioöl kann zu Motorkraftstoff veredelt oder durch Verfahren wie Vergasung in Synthesegas und Biodiesel umgewandelt werden, was es zu einem vielseitigen Rohstoff für die Erzeugung erneuerbarer Energien macht.
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Herausforderungen und Überlegungen:
- Handhabung und Lagerung: Aufgrund seiner hohen Viskosität, seines Säuregehalts und seiner Instabilität muss Bioöl sorgfältig gehandhabt und gelagert werden, um eine Zersetzung zu verhindern und die Sicherheit zu gewährleisten.
- Wirtschaftliche Lebensfähigkeit: Die Notwendigkeit von Aufbereitungsprozessen und der relativ niedrige Heizwert von Bioöl können seine wirtschaftliche Rentabilität als Brennstoff beeinträchtigen. Laufende Forschungs- und Entwicklungsarbeiten zielen jedoch darauf ab, die Effizienz und Kostenwirksamkeit der Bioölproduktion und -aufbereitung zu verbessern.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Bioöl aus der Schnellpyrolyse ein komplexes und schwieriges Material ist, das jedoch bei entsprechender Aufbereitung und Handhabung ein erhebliches Potenzial als erneuerbarer Brennstoff und chemischer Rohstoff besitzt.
Zusammenfassende Tabelle:
| Eigentum | Einzelheiten |
|---|---|
| Primärkomposition | Sauerstoffhaltige organische Verbindungen (35-50%), Wasser (20-30%) |
| Dichte | 1.10-1,25 g/ml (schwerer als Wasser) |
| Heizwert | 5600-7700 Btu/lb (13-18 MJ/kg) |
| Viskosität | 20-1000 cp @ 40°C |
| pH-Wert | ~2 (stark sauer) |
| Feste Rückstände | Bis zu 40% |
| Instabilität | Oxidative Instabilität, Polymerisation, Agglomeration |
| Aktualisierung von Prozessen | Desoxygenierung zur Verbesserung der Stabilität und Kompatibilität mit Raffineriekraftstoffen |
| Anwendungen | Kraftstoff für Motoren, chemische Grundstoffe, erneuerbare Energieerzeugung |
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