Was ist das durch Pyrolyse erzeugte Heizöl? Eine dichte, sauerstoffreiche Flüssigkeit erklärt

Kurz gesagt, Pyrolyseöl ist ein dichter, sauerstoffreicher Flüssigbrennstoff, der durch die thermische Zersetzung organischer Materialien wie Biomasse oder Kunststoffabfällen hergestellt wird. Es unterscheidet sich jedoch grundlegend von herkömmlichem Heizöl. Seine einzigartige chemische Zusammensetzung verleiht ihm ausgeprägte Eigenschaften, die es daran hindern, ein einfacher "Drop-in"-Ersatz für traditionelle Erdölprodukte zu sein.

Die entscheidende Erkenntnis ist, dass Pyrolyseöl, obwohl es als "Öl" bezeichnet wird, kein Kohlenwasserstoff ist. Es ist eine komplexe Mischung, die erhebliche Mengen an Wasser und Sauerstoff enthält, was es dichter, pro Gewicht energieärmer und korrosiver macht als herkömmliches Heizöl.

Woraus besteht Pyrolyseöl eigentlich?

Um die praktischen Herausforderungen bei der Verwendung von Pyrolyseöl zu verstehen, müssen wir uns zunächst seine chemische Zusammensetzung ansehen, die erheblich von den einfachen Kohlenwasserstoffen in fossilen Brennstoffen abweicht.

Eine komplexe sauerstoffhaltige Mischung

Pyrolyseöl lässt sich am besten als flüssige Emulsion oder komplexe Mischung beschreiben. Es besteht aus sauerstoffhaltigen organischen Verbindungen, schweren Polymeren und einer bemerkenswerten Menge Wasser.

Diese Mischung ist das direkte Ergebnis der schnellen Erhitzung von Biomasse in einer sauerstofffreien Umgebung, wodurch komplexe Strukturen wie Zellulose und Lignin in Hunderte kleinerer, sauerstoffhaltiger Verbindungen zerlegt werden.

Der hohe Sauerstoffgehalt

Das prägendste Merkmal von Pyrolyseöl ist sein hoher Sauerstoffgehalt, der bis zu 40 Gew.-% betragen kann.

Dieser Sauerstoff ist chemisch in den Molekülen des Brennstoffs gebunden. Im Gegensatz dazu bestehen herkömmliche Heizöle fast ausschließlich aus Kohlenstoff und Wasserstoff, mit vernachlässigbarem Sauerstoffanteil.

Eine Mischung aus verschiedenen Chemikalien

Das Öl ist keine einheitliche Substanz, sondern eine Mischung aus vielen verschiedenen Chemikalien.

Dazu gehören niedermolekulare Verbindungen wie Formaldehyd und Essigsäure, die zu seiner Azidität beitragen, sowie hochmolekulare Substanzen wie Phenole und Oligosaccharide.

Wie es sich von herkömmlichem Heizöl unterscheidet

Die einzigartige Zusammensetzung von Pyrolyseöl führt zu erheblichen Unterschieden in seinen physikalischen und energetischen Eigenschaften im Vergleich zu den Brennstoffen, die es ergänzen oder ersetzen soll.

Physikalische Dichte

Pyrolyseöl ist deutlich dichter als traditionelle Brennstoffe. Seine Dichte beträgt etwa 1,2 g/ml, was viel höher ist als die etwa 0,85 g/ml für leichtes Heizöl. Das bedeutet, dass ein Liter Pyrolyseöl wesentlich schwerer ist als ein Liter Diesel.

Energiegehalt nach Gewicht vs. Volumen

Der hohe Sauerstoffgehalt führt zu einem kritischen Unterschied im Energiewert. Sauerstoff erhöht das Gewicht, trägt aber nicht zur bei der Verbrennung freigesetzten Energie bei.

Infolgedessen hat Pyrolyseöl nur etwa 42 % des Energiegehalts von Heizöl auf Gewichtsbasis. Da es jedoch so dicht ist, enthält es etwa 61 % der Energie auf volumetrischer Basis.

Auswirkungen auf die Ausrüstung

Diese Eigenschaften haben direkte Konsequenzen für die Technik. Standardausrüstungen wie Pumpen, Dichtungen und Zerstäuber, die für leichte Kohlenwasserstofföle ausgelegt sind, funktionieren mit dem schwereren, viskoseren Pyrolyseöl ohne erhebliche Modifikationen nicht korrekt.

Die Kompromisse verstehen

Obwohl es sich um eine vielversprechende Technologie zur Energiegewinnung aus Abfällen handelt, birgt rohes Pyrolyseöl mehrere Herausforderungen, die angegangen werden müssen, bevor es weit verbreitet eingesetzt werden kann.

Säuregehalt und Korrosion

Das Vorhandensein von Essigsäure und anderen organischen Säuren macht rohes Pyrolyseöl sehr korrosiv gegenüber gängigen Metallen wie Kohlenstoffstahl. Dies erfordert spezielle, korrosionsbeständige Materialien für Lagertanks, Rohre und Motorkomponenten.

Instabilität über die Zeit

Im Gegensatz zu stabilen Erdölbrennstoffen ist Pyrolyseöl chemisch reaktiv. Im Laufe der Zeit können seine Komponenten weiterhin miteinander reagieren, Schlamm bilden und die Viskosität erhöhen. Diese Instabilität erschwert die Langzeitlagerung.

Die Notwendigkeit der Veredelung

Aufgrund dieser Herausforderungen wird rohes Pyrolyseöl oft eher als Zwischenprodukt denn als fertiger Brennstoff betrachtet. Es erfordert typischerweise einen sekundären Raffinationsprozess, bekannt als "Veredelung", um Sauerstoff zu entfernen, den Säuregehalt zu reduzieren und seine Stabilität für die Verwendung in konventionellen Motoren oder Raffinerien zu verbessern.

Die richtige Wahl für Ihr Ziel treffen

Das Verständnis der wahren Natur von Pyrolyseöl ist der Schlüssel zu seiner effektiven Nutzung. Es ist weniger ein direkter Brennstoff als vielmehr ein erneuerbarer Rohölersatz.

• Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf dem direkten Brennstoffersatz liegt: Rohes Pyrolyseöl ist aufgrund seiner Korrosivität, hohen Dichte und Inkompatibilität mit Standardausrüstung kein geeigneter direkter Ersatz für Diesel oder Heizöl.
• Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf der Beschaffung eines erneuerbaren Rohstoffs liegt: Es dient als ausgezeichnetes flüssiges Zwischenprodukt, das transportiert und später zu stabilen Biokraftstoffen, grünen Chemikalien oder anderen fortschrittlichen Materialien veredelt werden kann.

Letztendlich sollte Pyrolyseöl als wertvoller und transportabler Energieträger betrachtet werden, der die chemische Energie aus Abfallbiomasse einfängt und die Grundlage für eine weitere Raffination legt.

Zusammenfassungstabelle:

Eigenschaft	Pyrolyseöl	Herkömmliches Heizöl
Hauptzusammensetzung	Sauerstoffhaltige organische Verbindungen, Wasser	Kohlenwasserstoffe (Kohlenstoff & Wasserstoff)
Sauerstoffgehalt	Bis zu 40 Gew.-%	Vernachlässigbar
Dichte	~1,2 g/ml	~0,85 g/ml
Energiegehalt (volumetrisch)	~61 % des Heizöls	100 % (Basiswert)
Stabilität	Chemisch instabil, Viskosität nimmt mit der Zeit zu	Stabil für Langzeitlagerung
Säuregehalt/Korrosivität	Stark sauer und korrosiv	Nicht korrosiv

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