Die Ausbeute an Biokohle bei der Pyrolyse wird durch mehrere Faktoren beeinflusst, darunter der Feuchtigkeitsgehalt der Rohstoffe, die Pyrolysebedingungen (wie Temperatur, Erhitzungsrate und Verweilzeit) und die Art des Biomasseeinsatzmaterials.Im Allgemeinen kann die Ausbeute an Biokohle zwischen 1:4 und 1:3 liegen, wenn der Feuchtigkeitsgehalt unter 15 % liegt, d. h. aus 1000 kg Biomasse können 280 bis 330 kg Biokohle gewonnen werden.Bei der langsamen Pyrolyse werden in der Regel bis zu 30 Gew.-% Biokohle auf Basis des trockenen Ausgangsmaterials gewonnen.Schlüsselfaktoren wie niedrige Temperaturen, langsame Erhitzungsgeschwindigkeiten und spezifische Biomasse-Eigenschaften wie gebundener Kohlenstoff und flüchtige Stoffe beeinflussen die Ausbeute und Qualität der Biokohle erheblich.
Die wichtigsten Punkte erklärt:
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Feuchtigkeitsgehalt von Rohstoffen:
- Der Feuchtigkeitsgehalt der Biomasse ist ein entscheidender Faktor für die Ausbeute der Biokohle.Bei einem Feuchtigkeitsgehalt von weniger als 15 % liegt die Ausbeute an Biokohle normalerweise zwischen 1:4 und 1:3.So können beispielsweise aus 1000 kg Biomasseabfall zwischen 280 und 330 kg Biokohle gewonnen werden.
- Ein hoher Feuchtigkeitsgehalt kann die Effizienz der Pyrolyse verringern, da Energie für die Verdampfung des Wassers verbraucht wird, das ansonsten für den Pyrolyseprozess genutzt werden könnte.
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Pyrolyse-Bedingungen:
- Temperatur:Niedrigere Pyrolysetemperaturen begünstigen im Allgemeinen höhere Biokohleerträge.Hohe Temperaturen fördern eher die Produktion von Synthesegas und verringern die Biokohleausbeute.
- Heizrate:Langsame Erhitzungsraten führen zu einer höheren Ausbeute an Biokohle, da sie eine vollständigere Verkohlung der Biomasse ermöglichen.
- Verweilzeit:Längere Verweilzeiten bei niedrigeren Temperaturen können die Ausbeute an Biokohle erhöhen, da mehr Zeit für die Zersetzung der Biomasse zu fester Kohle zur Verfügung steht.
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Biomasse Ausgangsmaterial:
- Die Art der verwendeten Biomasse wirkt sich erheblich auf den Ertrag und die Qualität der Biokohle aus.Verschiedene Ausgangsstoffe haben unterschiedliche Zusammensetzungen von Zellulose, Hemizellulose und Lignin, die den Pyrolyseprozess und die daraus resultierende Biokohleausbeute beeinflussen.
- Aus Rohstoffen mit einem höheren Gehalt an festem Kohlenstoff wird in der Regel mehr Biokohle gewonnen, während bei Rohstoffen mit einem höheren Gehalt an flüchtigen Bestandteilen mehr flüssige und gasförmige Produkte entstehen können.
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Höchste Behandlungstemperatur (HTT):
- Die HTT während der Pyrolyse hat insgesamt den größten Einfluss auf die Eigenschaften des endgültigen Biokohleprodukts.Höhere HTTs können zu einer stabileren und kohlenstoffreicheren Biokohle führen, können aber die Gesamtausbeute verringern.
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Langsame Pyrolyseausbeute:
- Bei der langsamen Pyrolyse beträgt die Ausbeute an Biokohle in der Regel bis zu 30 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des trockenen Ausgangsmaterials.Diese Methode wird für die Herstellung von Biokohle bevorzugt, da sie im Vergleich zur Schnellpyrolyse, bei der tendenziell mehr flüssige und gasförmige Produkte entstehen, eine höhere Ausbeute bietet.
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Verteilung der Produkte:
- Die Verteilung der Pyrolyseprodukte (Biokohle, Bioöl und Synthesegas) wird durch die Betriebsbedingungen beeinflusst.So begünstigen beispielsweise höhere Temperaturen und längere Verweilzeiten die Gasproduktion, während niedrigere Temperaturen und kürzere Verweilzeiten Biokohle und flüssige Produkte begünstigen.
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Einfluss von Gasumgebung und Druck:
- Die Gasumgebung (z. B. inert oder reaktiv) und der Druck während der Pyrolyse können ebenfalls die Biokohleausbeute beeinflussen.Eine inerte Atmosphäre wird in der Regel verwendet, um Oxidation zu verhindern, die andernfalls die Biokohleausbeute verringern könnte.
Durch die Kenntnis dieser Faktoren können Einkäufer und Betreiber die Pyrolysebedingungen optimieren, um die gewünschten Biokohleerträge und -qualitäten zu erzielen, die auf bestimmte Anwendungen und Eigenschaften des Ausgangsmaterials zugeschnitten sind.
Zusammenfassende Tabelle:
| Faktor | Einfluss auf die Biokohleausbeute |
|---|---|
| Feuchtigkeitsgehalt | <15% Feuchtigkeit ergibt 280-330 kg Biokohle pro 1000 kg Biomasse.Eine hohe Feuchtigkeit verringert die Effizienz. |
| Temperatur | Niedrigere Temperaturen begünstigen eine höhere Biokohleausbeute; hohe Temperaturen fördern die Synthesegasproduktion. |
| Aufheizgeschwindigkeit | Langsame Heizraten erhöhen die Ausbeute an Biokohle, da sie eine vollständige Verkohlung ermöglichen. |
| Verweilzeit | Längere Verweilzeiten bei niedrigeren Temperaturen erhöhen die Ausbeute an Biokohle. |
| Biomasse-Einsatzmaterial | Rohstoffe mit einem hohen Anteil an festem Kohlenstoff liefern mehr Biokohle; ein hoher Anteil an flüchtigen Bestandteilen liefert mehr Gas. |
| Höchste Behandlungstemperatur (HTT) | Eine höhere HTT erhöht die Stabilität der Biokohle, kann aber den Ertrag verringern. |
| Pyrolyse-Typ | Langsame Pyrolyse ergibt bis zu 30 Gew.-% Biokohle; schnelle Pyrolyse begünstigt die Erzeugung von Flüssigkeit und Gas. |
| Gasförmige Umgebung | Inerte Atmosphäre verhindert Oxidation und bewahrt den Ertrag der Biokohle. |
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