Die Zusammensetzung des Biomasse-Pyrolysegases umfasst hauptsächlich Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, Wasserstoff, Kohlenwasserstoffe mit niedriger Kohlenstoffzahl, Stickstoffoxid und Schwefeloxid. Dieses Gas entsteht durch die Spaltung und Zersetzung großer Moleküle, die in den ersten Phasen der Pyrolyse entstehen.
Ausführliche Erläuterung:
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Kohlendioxyd (CO2) und Kohlenmonoxyd (CO): Diese Gase werden durch die thermische Zersetzung von Biomassebestandteilen wie Zellulose, Hemizellulose und Lignin gebildet. Die Reaktionen, die zur Bildung von CO2 und CO führen, beinhalten das Aufbrechen chemischer Bindungen innerhalb der Biomassestruktur, die sich dann zu diesen Gasen rekombinieren. Die Reaktionen C + O2 = CO2 (Gleichung 1 in der Referenz) und C + ½O2 = CO (Gleichung 2) beschreiben beispielsweise die Bildung dieser Gase aus dem Kohlenstoff der Biomasse.
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Wasserstoff (H2): Wasserstoff wird während des Pyrolyseprozesses durch verschiedene Reaktionen erzeugt, darunter die Wechselwirkung von Kohlenstoff mit Wasser (C + H2O = CO + H2, Gleichung 4) und die Zersetzung von Kohlenwasserstoffen. Das Vorhandensein von Wasserstoff im Pyrolysegas ist von entscheidender Bedeutung, da er zum Heizwert des Gases beiträgt und eine Schlüsselkomponente für die Synthese anderer Chemikalien ist.
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Kohlenwasserstoffe mit niedriger Kohlenstoffzahl: Dazu gehören Methan (CH4) und andere leichte Kohlenwasserstoffe. Methan wird durch die Reaktion von Kohlenstoff mit Wasserstoff gebildet (C + 2H2 = CH4, Gleichung 7). Die Bildung dieser Kohlenwasserstoffe wird durch die Pyrolysebedingungen wie Temperatur und Verweilzeit beeinflusst.
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Stickstoffoxide (NOx) und Schwefeloxide (SOx): Diese Verbindungen werden aus dem in der Biomasse enthaltenen Stickstoff und Schwefel gewonnen. Während der Pyrolyse werden diese Elemente freigesetzt und können je nach den Reaktionsbedingungen Oxide bilden. Das Vorhandensein dieser Oxide im Pyrolysegas kann dessen Umweltauswirkungen und Energieeffizienz beeinträchtigen.
Ausbeute und Zusammensetzung des Pyrolysegases können je nach Art der Biomasse, Vorbehandlungsbedingungen, Pyrolysetemperatur, Heizrate und Reaktortyp erheblich variieren. Normalerweise liegt die Ausbeute an gasförmigen Produkten zwischen 12 und 15 Gew.-% des Gesamtgewichts der Biomasse. Das Verständnis und die Kontrolle dieser Parameter können dazu beitragen, die Produktion von Pyrolysegas für verschiedene Anwendungen zu optimieren, einschließlich Energieerzeugung und chemische Synthese.
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