Pyrolyse

Die Pyrolyse ist ein Prozess zur thermochemischen Zersetzung von organischen Verbindungen bei hohen Temperaturen unter Sauerstoffabschluss. Sie kann zur Bereitstellung fester, flüssiger oder gasförmiger Energieträger genutzt werden. Pyrolytische Verfahren können für verschiedene kohlenstoffhaltige Rohstoffe, unter anderem Biomasse, angewendet werden. Im Folgenden werden pyrolytische Verfahren in Hinblick auf Biomasse beschrieben.

Varianten und Verfahren

Varianten der Pyrolyse sind die Druckverflüssigung, die Flash-Pyrolyse, die Verkohlung und die Torrefizierung. Für die Herstellung flüssiger Energieträger werden die Druckverflüssigung oder die Flash-Pyrolyse genutzt. Feste Energieträger werden über Verkohlung oder Torrefizierung hergestellt.

Bei der Flash-Pyrolyse wird die zerkleinerte Biomasse sehr schnell mit Aufheizraten bis zu 1.000 °C/s erhitzt. Die Pyrolysetemperatur liegt im Bereich von 450 °C bis 500 °C, wobei die Verweilzeit unter einer Sekunde liegt.

Bei der Druckverflüssigung wird Biomasse unter hohem Wasserstoffdruck mit Katalysatoren verflüssigt. Abhängig vom genutzten Verfahren liegt die Reaktionstemperatur zwischen 300 °C und 360 °C bei einer Verweilzeit von 10 bis 30 Minuten. Das Verfahren kennzeichnet sich zudem im Vergleich zur Flash-Pyrolyse durch längere Aufheizraten.

Die Verkohlung dient der Herstellung von Pyrolysekohle. Bei diesem Prozess werden die leicht flüchtigen Bestandteile des Substrats ausgetrieben. Er ist gekennzeichnet durch einen langsamen Ablauf bei Temperaturen von ca. 500 °C. Abhängig vom verwendeten Verfahren wird ein Teil des Substrats verbrannt. Eine Verkohlung ohne Verbrennung führt zu einer höheren Kohleausbeute. Holzkohle hat viele Einsatzzwecke, darunter die Nutzung in der chemischen Industrie, in der Metallherstellung oder die Weiterverarbeitung zu Holzkohlebriketts.

Die Torrefizierung läuft bei ca. 250 °C bis 300 °C ab. Verweilzeiten zwischen 15 und 30 Minuten sind die Regel.

Produkte und Anwendung

Produkte der Pyrolyse sind Pyrolysekohle, Pyrolyseöl, Pyrolysegase und Wasser. Diese Produkte können auf verschiedene Weise genutzt werden:

• Pyrolysekohle kann direkt als Energieträger zur Wärmeerzeugung genutzt werden.
• Pyrolyseöle können zu Biokraftstoffen weiter verarbeitet werden.
• Pysolysegase können direkt zur Wärme- und Stromerzeugung oder beispielsweise zur Methanolsynthese genutzt werden.

Die anteilige Zusammensetzung dieser Produkte ist abhängig von mehreren Prozessparametern. Diese sind bei der Pyrolyse vor allem die Reaktionstemperatur, die Aufheizrate und die Verweilzeit.

Synonym(e):

Pyrolytische Zersetzung

Englische Übersetzung(en):

pyrolysis