Die Herstellung von Biokohle stützt sich auf verschiedene Arten von Biomasse als primäres Ausgangsmaterial. Zu diesen Materialien gehören Holz, Energiepflanzen, landwirtschaftliche Abfälle, Klärschlamm, anaerobe Gärreste und Siedlungsabfälle.
Der Prozess der Umwandlung dieser Materialien in Biokohle umfasst die Pyrolyse. Bei dieser Methode wird die Biomasse unter Ausschluss von Sauerstoff erhitzt. Das Ergebnis sind Biokohle, Biogas und andere Nebenprodukte.
5 Haupttypen von Biomasse als Ausgangsmaterial
Holz
Holz wird aufgrund seiner Verfügbarkeit und seines hohen Kohlenstoffgehalts am häufigsten verwendet. Die Zersetzung (Verkohlung) beginnt bei über 270 °C und die pyrolytische Zersetzung bei etwa 400 °C.
Energiepflanzen
Speziell für die Energieerzeugung angebaute Pflanzen wie Switchgrass oder Miscanthus können ebenfalls als Ausgangsmaterial dienen.
Landwirtschaftliche Rückstände
Dazu gehören Stroh, Spelzen und andere Rückstände aus der Pflanzenproduktion. Sie sind reichlich vorhanden und werden oft nicht ausreichend genutzt.
Klärschlamm
Er ist ein Nebenprodukt der Abwasserreinigung und enthält organische Stoffe, die in Biokohle umgewandelt werden können.
Anaerobes Gärgut
Das feste oder flüssige Material, das bei der anaeroben Vergärung organischer Stoffe entsteht und zu Biokohle weiterverarbeitet werden kann.
Kommunale Abfälle
Die organischen Bestandteile fester Siedlungsabfälle können genutzt werden und tragen zur Abfallverringerung und Ressourcenrückgewinnung bei.
Der Pyrolyseprozess
Temperatur und Bedingungen
Der Pyrolyseprozess variiert je nach Temperatur, Heizrate und Verweilzeit der Biomasse. Diese Faktoren haben einen erheblichen Einfluss auf die Eigenschaften der entstehenden Biokohle.
Abwesenheit von Sauerstoff
Die Pyrolyse wird unter Ausschluss von Sauerstoff durchgeführt, um eine Verbrennung zu verhindern. Dadurch kann sich die Biomasse in Biokohle, Biogas und andere Produkte zersetzen. Bei diesem Verfahren bleibt im Vergleich zur Verbrennung mehr Kohlenstoff in der Biokohle erhalten.
Variabilität der Biokohleeigenschaften
Die physikalisch-chemischen Eigenschaften von Biokohle, wie Porosität, Oberfläche und Nährstoffgehalt, hängen stark von der Art der Biomasse und den Pyrolysebedingungen ab. Diese Variabilität wirkt sich auf die Leistung der Biokohle als Bodenverbesserungsmittel, ihre Fähigkeit zur Bindung von Kohlenstoff und ihre potenziellen Einsatzmöglichkeiten in verschiedenen Branchen aus.
Markt und Anwendungen
Biokohle wird in der Landwirtschaft als Bodenverbesserungsmittel eingesetzt, insbesondere bei hochwertigen Kulturen wie Nüssen und Früchten. Sie wird auch im Hausgarten und als Ausgangsstoff für die Erzeugung von Synthesegas verwendet. Der Markt für Biokohle wächst und wird voraussichtlich bis 2025 erheblich expandieren.
Produktion und Kosten
Die Herstellung von Biokohle ist mit erheblichen Kosten verbunden, wobei die derzeitigen Marktpreise bei etwa 1.000 Dollar pro Tonne liegen. Mit zunehmender Reife der Technologie und der Ausweitung der Produktion wird jedoch erwartet, dass sich der Preis den Produktionskosten annähern wird, die derzeit mit 230 $ pro Tonne denen von Biokohle ähneln.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Ausgangsmaterial für Biokohle vielfältig ist und eine Reihe von Biomassematerialien umfasst, die durch Pyrolyse zu einem Produkt verarbeitet werden, das in der Landwirtschaft, bei der Kohlenstoffbindung und in anderen Industriezweigen vielfältige Anwendungsmöglichkeiten bietet. Die Eigenschaften und die wirtschaftliche Rentabilität von Biokohle hängen von der Art der Biomasse und den spezifischen Pyrolysebedingungen ab.
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