Die langsame Pyrolyse ist ein Verfahren, bei dem Biomasse in Biokohle umgewandelt wird.
Die Ausbeute an Biokohle liegt normalerweise bei bis zu 30 % des Trockengewichts der Biomasse.
Diese Ausbeute wird von mehreren Faktoren beeinflusst.
Zu diesen Faktoren gehören der Biomasseeinsatz, die Erhitzungsrate, die Pyrolysetemperatur und die Verweilzeit des Dampfes.
Die höchste Behandlungstemperatur (HTT) hat den größten Einfluss auf die Eigenschaften des Endprodukts.
Ausführliche Erläuterung:
1. Überblick über den Prozess
Bei der langsamen Pyrolyse wird die Biomasse in einer sauerstoffarmen oder sauerstofffreien Umgebung langsam erhitzt.
Bei diesem Verfahren werden in der Regel Erhitzungsraten zwischen 1 und 30 °C pro Minute verwendet.
Er wird in der Regel bei atmosphärischem Druck durchgeführt.
Es werden externe Wärmequellen wie die Verbrennung von erzeugten Gasen oder die teilweise Verbrennung des Biomasse-Rohstoffs verwendet.
2. Einfluss von Temperatur und Verweilzeit
Die langsame Pyrolyse bei Temperaturen zwischen 400 und 800 °C und langen Verweilzeiten maximiert die Holzkohleausbeute.
Dabei werden etwa 30 % des Trockengewichts der Biomasse als Holzkohle gewonnen.
Höhere Drücke können diese Ausbeute erheblich steigern.
Die Pyrolysetemperatur wirkt sich direkt auf den Ertrag und die Zusammensetzung der Holzkohle aus.
Niedrigere Temperaturen führen zu einer höheren Ausbeute an Holzkohle, aber auch zu einem Produkt mit einem höheren Gehalt an flüchtigen Bestandteilen.
3. Produktmerkmale
Die durch langsame Pyrolyse erzeugte Biokohle besteht größtenteils aus Kohlenstoff.
In der Regel bestehen etwa 80 % der Biokohle aus Kohlenstoff.
Die Eigenschaften der Biokohle, wie der Gehalt an gebundenem Kohlenstoff, der pH-Wert in Lösung, der höhere Heizwert und die BET-Oberfläche, werden durch die Intensität der thermischen Behandlung beeinflusst.
Höhere Temperaturen und längere Verweilzeiten im Pyrolyseprozess erhöhen im Allgemeinen den Gehalt an festem Kohlenstoff und verbessern die Eigenschaften der Biokohle.
4. Auswirkungen auf die Umwelt
Wenn Biokohle dem Boden zugeführt wird, kann sie zunächst die Kohlenstoffmineralisierungsrate verringern.
Dies ist möglicherweise darauf zurückzuführen, dass sich die mikrobielle Bodengemeinschaft an die neuen Bedingungen anpasst.
Dieser Effekt ist bei Kohle mit einem hohen Gehalt an gebundenem Kohlenstoff stärker ausgeprägt.
Diese werden durch stärkere thermische Behandlungen erzeugt.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass bei der langsamen Pyrolyse Biokohle mit einer Ausbeute von bis zu 30 % des Trockengewichts der Biomasse entsteht.
Die Eigenschaften des Endprodukts hängen stark von den Pyrolysebedingungen ab.
Insbesondere die Temperatur und die Verweilzeit spielen eine entscheidende Rolle.
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