Schnellpyrolyse zur Biomasseumwandlung

Biogene Reststoffe aus Land- und Forstwirtschaft werden durch Schnellpyrolyse in wertvolle Flüssigkeiten umgewandelt, die zur Herstellung von Kraftstoffen und Chemikalien eingesetzt werden können. Schwerpunkte sind die Entwicklung anwendungsgerechter Produkte.

Schnellpyrolyse wandelt biogene Reststoffe aus Land- und Forstwirtschaft in wertvolle Pyrolyseprodukte um, die für Bioraffinerien geeignet sind. Forschungsschwerpunkte sind die Entwicklung anwendungsspezifischer Produkte. Das Verfahre ist speziell darauf optimiert, die Produktion von flüssigen Kondensaten, sogenannte Pyrolyseöle, als Hauptprodukt zu maximieren. Biomasse kann dadurch effizient in eine energiedichte Form umgewandelt werden, die einfacher zu handhaben und zu lagern ist. Darüber hinaus bietet die Schnellpyrolyse das Potenzial, negative CO₂-Emissionen zu erzielen und so unvermeidliche Treibhausgasemissionen aus anderen Sektoren zu kompensieren. Pyrolyseöle werden derzeit als Brennstoffquelle für die Wärmeerzeugung in industriellen Dampfkesseln eingesetzt. Sie können aber auch zu Kraftstoffen aufgearbeitet werden, z.B. durch den Einsatz in bestehenden Raffinerien oder durch speziell angepasstes katalytisches Upgrading. Durch Vergasung können – über die Synthesegas-Route – ebenfalls Kraftstoffe und chemische Basisstoffe hergestellt werden, wobei auch die Nutzung des bei der Pyrolyse entstehenden Kokses möglich ist.

Im Carbon Cycle Lab wird die Schnellpyrolyse in einem Doppelwellen-Mischreaktor durchgeführt. In diesem Reaktor wird zerkleinerter Biomasse-Rohstoff schnell mit einem zirkulierenden, heißen Wärmeträgermedium in Kontakt gebracht und auf Reaktionstemperaturen von typischerweise 500 °C erhitzt. Nach der thermischen Zersetzung des Rohmaterials innerhalb weniger Sekunden werden die resultierenden Pyrolyseprodukte vom Wärmeträgermedium getrennt und schnell abgeschreckt. Dieses Verfahren liefert flüssige Pyrolysekondensate (Pyrolyseöle), aschehaltige Biokohle (Koks) und Brenngas.

Die Arbeitsschwerpunkte im Bereich der Biomassepyrolyse konzentrieren sich auf die Erzeugung anwendungsgerechter Pyrolyseprodukte aus biogenen land- und forstwirtschaftlichen Reststoffen, in Übereinstimmung mit relevanten Bioraffinerie-Strategien. Dies umfasst auch die Erzielung negativer CO₂-Emissionen durch Biokohleproduktion oder CO₂-Abscheidung innerhalb von Bioraffineriesystemen. Zusätzlich wird die Erforschung von Synergiemöglichkeiten mit zukünftigen Wasserstoff- und Strom-basierten Wirtschaftssystemen vorangetrieben.

Die Erkenntnisse aus dem Betrieb der bioliq^®-Pilotanlage (500 kg/h Biomasse) und einer Schnellpyrolyseanlage im Technikumsmaßstab werden derzeit für die Konzeption und den Bau einer neuen Pilotanlage (5 kg/h) verwendet. Diese neue Anlage wird die Erprobung neuartiger Prozesskonfigurationen, Anlagenkomponenten, Betriebsparameter und fortschrittlicher Messtechnologien auf dem Technology Readiness Level (TRL) 5 ermöglichen.

Betriebsparameter

• Edukt = bis zu 5 kg/h
• Produkte = Feststoffe, Kondensate, Brenngas
• Betriebsdruck = atm
• Betriebstemperatur = 500 °C
• Anlagengröße = 5,0 x 5,0 x 4,5 m