Bei der Produktion und Herstellung von Bioöl wird Biomasse in verwertbare Produkte umgewandelt.
Dieser Prozess erfolgt in der Regel durch Pyrolyse oder hydrothermale Verflüssigung.
Bei diesen Verfahren wird die Biomasse in Bioöl, Biokohle und Gas aufgespalten.
Die Endprodukte hängen von mehreren Faktoren ab.
Zu diesen Faktoren gehören die Art des Ausgangsmaterials, die Vorbehandlung, der Prozess, die Betriebsbedingungen und die Veredelung.
Was ist Bio-Öl?
Bio-Öl ist eine dunkelbraune organische Flüssigkeit.
Es wird aus Biomasse durch Pyrolyse gewonnen.
Bioöl besteht hauptsächlich aus sauerstoffhaltigen Verbindungen.
Diese Verbindungen verleihen ihm eine hohe thermische Instabilität und einen niedrigen Heizwert.
Daher sind die Anwendungsmöglichkeiten von rohem Bioöl begrenzt.
Es kann nur als Brennstoff für Heizkessel, nicht aber für Motoren verwendet werden.
Das rohe Bioöl aus holzartiger Biomasse hat schlechte Eigenschaften.
Zu diesen Eigenschaften gehören ein niedriger Heizwert, ein hoher Wassergehalt und ein hoher Säuregehalt.
Wie wird Bioöl gebildet?
Bioöl entsteht durch die gleichzeitige Fragmentierung und Depolymerisation von Cellulose, Hemicellulose und Lignin.
Dies geschieht bei der schnellen Pyrolyse von Biomasse.
Durch die schnelle Erhitzung der Biomasse und das schnelle Abschrecken des Dampfes entsteht Bioöl.
Die Ausbeute an Bioöl aus der Schnellpyrolyse liegt in der Regel bei 50 bis 70 Gew.-%, bezogen auf die trockene Biomasse.
Bioöl enthält einen hohen Anteil an Wasser und Hunderte von organischen Komponenten.
Zu diesen Bestandteilen gehören Säuren, Alkohole, Ketone, Furane, Phenole, Ether, Ester, Zucker, Aldehyde, Alkene, Stickstoff- und Sauerstoffverbindungen.
Außerdem enthält es reaktive Moleküle und oligomere Spezies mit Molekulargewichten über 5000.
Das macht es selbst bei Zimmertemperaturen instabil.
Warum muss Bio-Öl aufbereitet werden?
Aufgrund seiner Probleme muss Bioöl vor der Verwendung als Motorkraftstoff aufbereitet werden.
Die Aufbereitung umfasst physikalische und chemische Behandlungen.
Durch diese Behandlungen werden Probleme wie ein hoher Säuregehalt, ein hoher Wassergehalt sowie eine hohe oxidative und thermische Instabilität beseitigt.
Zu den physikalischen Behandlungen gehören die Entfernung von Holzkohle durch Filtration und die Emulgierung von Kohlenwasserstoffen zur Stabilisierung.
Bioöle werden ebenfalls fraktioniert, aber erst nach chemischen Behandlungen.
Zu den chemischen Behandlungen gehören Veresterung, katalytische Desoxygenierung/Hydrierung, thermisches Cracken, physikalische Extraktion und Synthesegaserzeugung/Vergasung.
Was sind die Grenzen und das Potenzial von Bio-Öl?
Obwohl Bioöl seine Grenzen hat, kann es dennoch als Kesselbrennstoff verwendet oder zu erneuerbaren Kraftstoffen aufbereitet werden.
Sein Brennwert liegt im Allgemeinen bei 50-70 % des Brennwerts von Kraftstoffen auf Erdölbasis.
Aufgrund seiner Zusammensetzung ist es jedoch thermisch instabil und lässt sich nur schwer destillieren oder weiter raffinieren.
Daher sind weitere Forschungsarbeiten erforderlich, um Bioöl von höherer Qualität herzustellen.
Trotzdem hat Bioöl im Vergleich zu Biomasse-Rohstoffen eine höhere Dichte (>1 kg L-1).
Dadurch ist es kostengünstiger zu transportieren.
Damit eröffnet sich die Möglichkeit eines dezentralen Verarbeitungsmodells.
Bei diesem Modell wird Biomasse in kleinen Pyrolyseuren in landwirtschaftlichen Betrieben zu Bioöl verarbeitet.
Anschließend wird es zur Raffination an einen zentralen Ort transportiert.
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