Die Bioölherstellung ist ein komplexer Prozess, bei dem Biomasse in einen flüssigen Brennstoff umgewandelt wird. Bei diesem Verfahren werden in erster Linie Pyrolyse und hydrothermale Verflüssigung eingesetzt, um organische Stoffe in nutzbare Energie umzuwandeln. Das Ergebnis ist Bioöl, ein Gemisch aus Wasser und verschiedenen organischen Verbindungen wie Alkoholen, Aldehyden, Carbonsäuren, Estern, Furanen, Pyranen, Ketonen, Monosacchariden und phenolischen Verbindungen.
Die 5 wichtigsten Schritte werden erklärt
1. Pyrolyse
Pyrolyse ist die thermische Zersetzung von Biomasse in Abwesenheit von Sauerstoff. Die Biomasse wird auf hohe Temperaturen erhitzt, in der Regel zwischen 400°C und 600°C. Dabei werden komplexe organische Polymere in einfachere Verbindungen aufgespalten. Die wichtigsten Produkte sind Bioöl, nicht kondensierbare Gase und Biokohle. Bioöl aus der Schnellpyrolyse hat eine niedrige Viskosität und enthält etwa 15 bis 20 Prozent Wasser. Sauerstoff, ein wichtiger Verunreiniger, beeinträchtigt die Stabilität des Bioöls während der Lagerung oder Erhitzung. Die Zugabe eines Katalysators während der Pyrolyse kann die Qualität des Bioöls verbessern, indem der Sauerstoffgehalt reduziert wird.
2. Hydrothermale Verflüssigung
Bei der hydrothermalen Verflüssigung wird feuchte Biomasse unter hohem Druck und hoher Temperatur in Bioöl umgewandelt. Dieser Prozess läuft in der Regel bei etwa 250°C bis 350°C und 10 bis 25 MPa ab. Als Lösungsmittel wird Wasser verwendet, so dass Biomasse mit hohem Feuchtigkeitsgehalt behandelt werden kann, ohne dass eine Trocknung erforderlich ist. Durch die Reaktion wird die Biomasse in Bioöl, Gas und wässrige Produkte aufgespalten.
3. Nachbearbeitung und Aufbereitung
Das in beiden Verfahren erzeugte Bioöl muss weiter aufbereitet werden, damit es als Brennstoff oder für chemische Anwendungen verwendet werden kann. Zu den Herausforderungen gehören ein hoher Säuregehalt, ein hoher Wassergehalt und eine schlechte Stabilität. Die Veredelung umfasst sowohl physikalische als auch chemische Behandlungen:
- Physikalische Behandlungen umfassen die Filtration zur Entfernung von Verkohlungen und die Emulgierung von Kohlenwasserstoffen zur Stabilisierung.
- Chemische Behandlungen umfassen Veresterung, katalytische Desoxygenierung/Hydrierung, thermisches Cracken, physikalische Extraktion und Synthesegaserzeugung/Vergasung. Diese Verfahren zielen darauf ab, den Sauerstoffgehalt zu reduzieren, korrosive Bestandteile zu entfernen und die Stabilität und Qualität des Bioöls zu verbessern.
4. Verwertung
Aufgewertetes Bioöl kann mit herkömmlichen Erdölraffinerieverfahren wie Hydrotreating und Hydrocracking raffiniert werden. Dabei entstehen Brennstoffe, die für Heizung, Stromerzeugung und Transport geeignet sind. Bei dem Prozess entstehen auch Nebenprodukte wie Biokohle und Gase, die zur Wärmeerzeugung oder als Bodenverbesserungsmittel verwendet werden können.
5. Zusammenfassung
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Bioölproduktion ein komplexer Prozess ist, der die Umwandlung von Biomasse in einen flüssigen Brennstoff durch Pyrolyse oder hydrothermale Verflüssigung beinhaltet. Anschließend erfolgt die notwendige Veredelung, um die Eigenschaften des Öls für verschiedene Anwendungen zu verbessern. Dieser Prozess bietet nicht nur eine erneuerbare Alternative zu fossilen Brennstoffen, sondern liefert auch Nebenprodukte, die in anderen Sektoren verwendet werden können.
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