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Biomasse Flashcards

1
Q

Welche generellen energetischen Nutzungsarten von Biomasse kennen Sie? Geben Sie auch die Produkte an.

A
  • Verbrennung (Rauchgas, Wärmeträger)
  • Vergasung (Gas, Koks) ► Synthese (Treibstoffe)
  • Pyrolyse (Gas, Öl, Koks)
  • HTC (Koks)
  • Methangärung (Biogas)
  • alkoholische Gärung (Ethanol)
  • Pressen (Öl) ► Verestern (RME)
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2
Q

Was sind wichtige Stoffgruppen in Pflanzen?

A
  • Kohlenhydrate (Einfachzucker, Zweifachzucker, Mehrfachzucker, Vielfachzucker)
  • Lignin (Holzstoff)
  • Fette und fette Öle
  • Eiweiße (Proteine)
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3
Q

Welche Stoffgruppen enthalten den Großteil des Pflanzenstickstoffs?

A

Eiweiße (Proteine)

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4
Q

Welche Funktionen übernehmen Eiweiße?

A
  • Bausteine für Pflanzensubstanz
  • Stofftransport
  • Katalysatoren
  • Signalstofferkennung
  • Hormone
  • Reservestoffe
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5
Q

Woraus bestehen Kohlenhydrate?

A
  • Monosaccharide sind Bausteine aller Kohlenhydrate
  • Können zu Disacchariden, Oligosacchariden und Polysacchariden verkettet und kombiniert werden
  • Beispiele: Fructose, Glucose
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6
Q

Woraus besteht Stärke und welche Funktion erfüllt sie?

A
  • Stärke ist ein Polysaccharid das nur aus Glucose-Einheiten besteht
  • 20 % Amylose
  • 80 % Amylopektin
  • Stärke ist ein wichtiger Reservestoff der Pflanzen (Speicherung von Kohlenstoff)
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7
Q

Welche Stoffgruppen machen mengenmäßig den größten Anteil der Biomasse aus?

A
  • Zellulose
  • Hemizellulose
  • Lignin
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8
Q

Beschreiben Sie den Ablauf der Aktivkohleherstellung.

A

• Die Dampfaktivierung aus vorverkokter Biomasse ist die vorherrschende Verfahrensart (chemische Aktivierung vorher nicht carbonisierter Biomasse ist ebenfalls möglich)

• Zwei Stufen:
o Carbonisierung, Koksherstellung
o Vergrößerung der verengten Porenstruktur

  • Temperaturbereich: 900-1100 °C
  • Merkmal: Der Prozess erfolgt in großdimensionierte Öfen, da so eine ausreichend lange Kontaktzeit für die Reaktion von Dampf und Kohlenstoff gewährleistet wird

• Ofenbauarten:
o Drehrohröfen
o Etagenöfen
o Wirbelschichtöfen

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9
Q

Zu welchem Ziel wird das HTC-Verfahren eingesetzt?

A
  • Simulation eines natürlichen Inkohlungsprozesses innerhalb “eines halben Tages”
  • Erhöhung des C-Gehalts
  • Erhöhung des Heizwerts
  • Verbesserung der Entwässerbarkeit
  • Verbesserung Wasserstabilität
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10
Q

Nennen Sie die Ihnen aus der Vorlesung bekannten Pyrolyseverfahren zur Herstellung von Biomassekarbonisaten.

A
  • Reichert-Retorte
  • Pyreg-Verfahren
  • Bioliq- Verfahren KIT
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11
Q

Nennen Sie die Ihnen aus der Vorlesung bekannten Vergasungsverfahren zur Veredlung von Biomasse.

A
  • Vergasung nach Güssing
  • Vergasung mittels Heatpipe-Reformer
  • CHOREN
  • IGCC-Verfahren
  • Bioliq-Verfahren KIT
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12
Q

Welche Abbrandprinzipien für handbeschickte Feuerungen sind Ihnen aus der Vorlesung bekannt?

A
  • Durchbrand + Abb.
  • Oberer Abbrand + Abb.
  • Vertikaler unterer Abbrand (Sturzbrand) + Abb.
  • Seitlicher Unterbrand + Abb.
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13
Q

Vergleichen Sie die automatischen Verbrennungsmöglichkeiten für Biomasse hinsichtlich Leitungsbereich, Brennstoffart und Wassergehalt.

A

Vgl. Tabelle

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14
Q

Weshalb muss darauf geachtet werden, dass der Ascheschmelzpunkt über der Betriebstemperatur liegt?

A

Wenn der Ascheschmelzpunkt niedriger als die Betriebstemperatur ist kann es zur Agglomeratbildung kommen.

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15
Q

Nennen Sie die Edukte der Methangärung.

A
  • Biomasse
  • Wasser
  • Bakterien
  • Wärme
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16
Q

Welche Prozessparameter müssen unbedingt beachtet werden, damit die Methangärung mit Bakterien funktioniert?

A
  • Lichtabschluss, da sonst der Prozess gehemmt wird
  • Wassergehalt von mindestens 50 %
  • Anaerobes Milieu
17
Q

Klassifizieren Sie die Verfahrensarten der Methangärung.

A

• Nassfermentation (ca. 10 % Trockensubstanz)
o Hohe spezifische Biogasausbeute
o Automatisierte Störstoffabtrennung
o Gute Pump- und Mischbarkeit
o CO-Vergärung möglich

• Trockenfermentation (» 10 % Trockensubstanz)
o geringes spezifisches Faulvolumen
o geringer spezifischer Wärmebedarf

18
Q

Definieren Sie die Biozönosen der Methangärung.

A

• Psychrophil (kaum angewendet)
o < 20 °C

• Mesophil
     o	30-48 °C (optimal 35 °C)
     o	geringe Abwasserbelastung
     o	Hoher Umsatz komplexer Substrate
     o	Gute Entwässerbarkeit

• Thermophil
o 48-65 °C (optimal: 50-55 °C)
o Gute Hydrolyseeigenschaften
o Hygienisierung

19
Q

Vergleichen Sie stehende und liegende Fermenter.

A

Stehender Rundfermenter (Rührkesselprinzip)
• Vorteil: hohes Reaktorvolumen möglich (6000 m³)
• Nachteil: Kurzschlusströmung und Totzonen

Liegender Fermenter (Pfropfenstrom)
• Vorteil: optimale Durchmischung
• geringes Reaktorvolumen realisierbar (800 m³)

20
Q

Wie wird bei der Bioethanolproduktion mit Hefen eine kontinuierliche Fermentation erreicht?

A

• Hefen können nur 4-5 Generationen vollständig anaerob wachsen

• Kontinuität erfolgt durch:
o absatzweise durchgeführter Fermentation
o gezielte O2-Zufuhr

21
Q

Nennen Sie fünf wichtige Veredlungsverfahren für Biomasse.

A
  • Pyrolyse
  • HTC
  • Vergasung
  • Verbrennung
  • Methangärung
  • Bioethanol
  • Rapsöl
22
Q

Nennen Sie Edukte biogener Herkunft für die Pyrolyse.

A
  • Stroh
  • Nussschalen
  • Maiskolben/Maisstroh
  • Rinden
  • Baumwollkerne
  • Bagasse
23
Q

Nennen Sie mögliche Einsatzgebiete für Biomassekarbonisate.

A
  • Verbrennung
  • Einsatz in Metallurgie
  • Landwirtschaft (Bodenhilfsstoff, Futterzusatz)
  • Absorptionsmittel (Wasserreinigung, Abgasreinigung, Bodenbehandlung)
  • Baustoffzuschlag
24
Q

Welche Stoffe können während der Methangärung nur schwer bzw. nicht abgebaut werden?

A
  • Schwer: Teile der Cellulose

* Nicht abbaubar: Mineralstoffe und Lignin

25
Q

Nennen Sie die vier Schritte der Methangärung und entsprechende Edukte und Produkte

A

1) Hydrolyse
• Edukte: Kohlenhydrate, Proteine, Fette
• Produkte: H2 & CO2, Essigsäure

2) Acidogenese
• Edukte: Kohlenhydrate, Proteine, Fette
• Produkte: Zucker, kurzkettige organische Säuren, Alkohole

3) Acetogenese
• Edukte: Zucker, kurzkettige organische Säuren, Alkohole
• Produkte: H2 & CO2, Essigsäure

4) Methanogenese
• Edukte: H2 & CO2, Essigsäure
• Produkte: CH4 & CO2

26
Q

Ordnen Sie die Substanzklassen Kohlenhydrate, Fette und Proteine bezüglich Ihres maximalen Gasertrags.

A

Proteine < Kohlenhydrate < Fette

27
Q

Nennen Sie zucker- und stärkehaltige Rohstoffe für die Bioethanolproduktion.

A
  • Zucker: Zuckerrübe, Zuckerrohr, Zuckerhirse

* Stärke: Getreide, Mais, Reis, Kartoffeln

28
Q

Nach welcher Reaktion läuft die Photosynthese ab?

A

6 CO2 + 6 H2O + hv -> C6H12O6 + 6 O2

29
Q

Weshalb muss die Bioethanolproduktion mit Hefen in anaerobem Milieu stattfinden?

A
  • Anaerob: C6H12O6 -> 2 C2H5OH + CO2

* Aerob: C6H12O6 + 6 O2 -> 6 H2O + 6 CO2 + Biomasse

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