Holzverflüssigung durch Flash-Pyrolyse |
Institut für Holzchemie und chemische Technologie des Holzes
| Ausführliche Informationen rund um internationale Aktivitäten zur Biomassepyrolyse finden Sie im Pyrolysis Network (PyNe), das von der EU DG XII im Rahmen des FAIR Programmes gefördert wird. Ein Newsletter erscheint halbjährlich und kann kostenlos bei der koordinierenden Stelle an der Aston University, Birmingham, B4 7ET, UK E-Mail bestellt werden. | |
Aus Gründen des Umweltschutzes und der Endlichkeit fossiler Rohstoffe stoßen erneuerbare Energiequellen auf zunehmendes Interesse, sowohl im politischen als auch im technologischen Bereich. Holz als lignocellulosische Biomasse nimmt unter den erneuerbaren Rohstoffen eine besondere Stellung ein, da es das einzige Material ist, woraus wahlweise feste, flüssige oder gasförmige Energieträger und Chemierohstoffe erzeugt werden können. Lignocellulosische Biomasse kann auf verschiedene Weise zur Energieerzeugung genutzt werden:
Von den o.g. thermischen Konversionsverfahren ist die Flash-Pyrolyse besonders geeignet, weil Erzeugung und Verwendung des Energieträgers räumlich und zeitlich entkoppelt werden können, und das Öl einfach gespeichert und transportiert werden kann. Somit werden auch Biomassevorkommen in abgelegenen Gebieten interessant, wo Energie nicht oder nur in geringem Umfang benötigt wird.
Flash-Pyrolyse ist ein Mitteltemperatur-Prozeß (ca. 475 °C), in dem Biomasse unter Sauerstoffausschluß sehr schnell erhitzt wird. Die entstehenden Pyrolyseprodukte werden schnell abgekühlt und kondensieren zu einer rötlich-braunen Flüssigkeit, die etwa die Hälfte des Heizwertes eines konventionellen Heizöles besitzt. Flash-Pyrolyse ist, im Gegensatz zur Holzverkohlung, ein modernes Verfahren, dessen spezielle Verfahrensparameter hohe Flüssigausbeuten ermöglichen. Die wesentlichen Merkmale der Flash-Pyrolyse sind:
Das Hauptprodukt - Bio-Öl - wird in Ausbeuten von ca. 75 % (bezogen auf trockenen Rohstoff) gewonnen. Zusätzlich entstehen als wertvolle Nebenprodukte Holzkohle (10-15 %) und Gas (15-20 %), die zur Erzeugung von Prozeßenergie eingesetzt werden können, so daß - außer Asche - kein Abfall anfällt. Von den zahlreich entwickelten Reaktorkonfigurationen haben sich stationäre und zirkulierende Sandwirbelbett-Reaktoren durchgesetzt, da sie relativ leicht beherrschbar sind und ihr Up-scaling problemlos ist. Die Konfiguration einer typischen Flash-Pyrolyseanlage für Biomasse (5 kg/h) ist in Abbildung 1 schematisch dargestellt.
Abbildung 1: Schematischer Aufbau einer Flash-Pyrolyseanlage
zur Holzverflüssigung, gefördert durch die
Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU, Osnabrück) (1 Silo, 2
Vibrationsrinne, 3 Eintragsschnecke, 4 Wirbelbettreaktor, 5
Zyklon, 6 Wärmetauscher,
7 Intensivkühler, 8 Elektrofilter, 9 Fackel, 10
Kompressor, 11 Gasvorheizer, 12 Gasvorheizer, 13 Überlaufbehälter)
Das Schema zeigt alle notwendigen Aufarbeitungs- und Prozeßschritte einschließlich der Nutzung der Gase und Feststoffe zur Vortrocknung des Rohstoffes bzw. zur Reaktorbeheizung. Bisher wurden die erzeugten Bio-Öle testweise in Heizkesseln und Dieselmotoren eingesetzt. Kommerziell werden Raucharomastoffe aus Pyrolyseölen gewonnen. Andere potentielle Anwendungsgebiete sind: Rauchgasreinigung durch chemisch modifizierte Öle, Leimharzherstellung für Holzwerkstoffe und Lävoglukosangewinnung.
Renewable energy is of growing importance in satisfying environmental concerns over fossil fuel usage. Wood and other forms of lignocellulosic biomass are one of the main renewable energy resources available and provide the only source of liquid, solid and gaseous fuels. Wood and biomass can be used in a variety of ways to provide energy:
Thus only pyrolysis can directly produce a liquid fuel from biomass which is important when biomass resources are remote from where the energy is required as a liquid can be readily stored and transported. Fast pyrolysis is a medium temperature process in which the wood is rapidly heated in the absence of air, vaporises and condenses to a dark brown mobile liquid which has a heating value about half of that of conventional fuel oil. While it is related to traditional pyrolysis processes for making charcoal, fast pyrolysis is an advanced process which is carefully controlled to give high yields of liquid, known as "bio-oil". The essential features of a fast pyrolysis process are: · very high heating and heat transfer rates which require a finely ground biomass feed (2-5 mm) · a carefully controlled temperature of around 500°C · rapid cooling of the vapours to give the bio-oil product The main product, bio-oil, is obtained in yields of ca. 75% wt on dry feed, together with by-product char and gas which is used within the process so there are no waste streams.