Biomasse Thermochemische Nutzung

Question 1

Was passiert zuerst bei der Biomassezersetzung?

Answer 1

Trocknung; Erweichung von Lignin
H2O wird freigesetzt

Question 2

Was passiert nach der Trocknung bei der Biomassezersetzung?

Answer 2

Depolymerisation & Rekondensation der Bruchstücke im Festoff
H2O, CO2, CO, CH3COOH, HCOOH (geringe Mengen) sind freigesetzt

Question 3

Was passiert nach der Depolymerisation & Rekondensation bei der Biomassezersetzung?

Answer 3

Beginn der Entgasung & Karbonisierung —> Bis 300C erhalt der fibrillaren Biomassestruktur
H2O, CO2, CO, CH3COOH, CH3OH, CH3COCH3 (Aceton), CH2O (Formaldehyde) sind freigesetzt

Question 4

Was passiert nach der Beginn der Entgasung bei der Biomassezersetzung?

Answer 4

Hauptentgasung: Schnelle Reaktion
Hauptplätze der Teerbildung durch Ligninspaltung
Wärmefreisetzung: 880-1600 kJ/kg Holz (wf)
Evtl. autotherme Temperaturerhöhung bis 400 C
Neben der Gasen bei der Beginn der Entgasung sind CH4, CH2=CH2 und H2 freigesetzt

Question 5

Was passiert nach der Hauptentgasung bei der Biomassezersetzung?

Answer 5

Ende der Hauptentgasung
Oberhalb von 400C, Bildung kristalliner Strukturen

Question 6

Was passiert nach der Ende der Hauptentgasung bei der Biomassezersetzung?

Answer 6

Nachentgasung —> Gasspaltung am gebildeten Koks
CO, H2 sind freigesetzt

Question 7

Welche Komponenten von Biomassen werden zersetzt und passieren sie auf der gleichen Rate?

Answer 7

Cellulose, Lignin und Hemi-Cellulose sind zersetzt und die Prozesse passieren nicht auf der gleichen Rate

Question 8

Was passiert mit der Biomassenstruktur auf Zellebene während Pyrolyse?

Answer 8

Der Gitter wird leer und dann schrumpft der

Question 9

Was sind die Einsatzgebite für Biomassekarbonisate?

Answer 9

• Verbrennung
• Metallurgie
• Chemie
• Landwirtschaft
• Baustoffzuschlag
• Adsorptionsmittel
• Medizinalkohle

Question 10

Wo sind Biomassekarbonisate bzgl. Verbrennung eingesetzt?

Answer 10

Heiz-(Kraftwerke)
Industriefeuerungen
Kleinfeuerungen
Zement-, Kalkwerke
Vergasung
Grillkohle

Question 11

Wo sind Biomassekarbonisate bzgl. Metallurgie eingesetzt?

Answer 11

Als Reduktionsmittel bei:
Stahl und Eisen Produktion
NE-Metallurgie
Silizium

Question 12

Wo sind Biomassekarbonisate bzgl. Chemie eingesetzt?

Answer 12

Aktivkohle
Schwarzpulver
H2S, NaCN

Question 13

Wo sind Biomassekarbonisate bzgl. Landwirtschaft eingesetzt?

Answer 13

Bodenhilfsstoff
Tierfutterzusatz
Güllezuschlag

Question 14

Wo sind Biomassekarbonisate bzgl. Baustoffzuschlag eingesetzt?

Answer 14

Isolierung
Feuchteregulation

Question 15

Wo sind Biomassekarbonisate bzgl. Adsorptionsmittel eingesetzt?

Answer 15

Wasserreinigung
Abgasreinigung
Bodenbehandlung

Question 16

Wie wird die Adsorptionseigenschaften von Karbonisat verbessert?

Answer 16

Erhöhung der Oberfläche durch Dampfaktivierung

Question 17

Wie läuft das Dampfaktivierungsprozess?

Answer 17

Zweistufenverfahren
◼ Carbonisierung→Koks
◼ Vergrößerung der verengten Porenstruktur: Einwirkung von Dampf (CO2/Dampf mit O2) bei 900 – 1100 °C:
C + H2O → CO + H2
C + 2 H2O → CO2 + 2 H2
C + CO2 → 2 CO
◼ Temperatur < 900 °C→ Reaktionsgeschwindigkeit zu gering
◼ Temperatur > 1100 °C→Diffusionslimitierung→Reaktion an Partikelaußenseite → Kornverkleinerung
◼ Energiebereitstellung über parallele Oxidation von CO, H2
◼ C-Oxidation unerwünscht (Reduktion Ausbeute)

Question 18

In welchen Reaktoren kann Dampfaktivierung durchgeführt werden?

Answer 18

◼ Drehrohröfen
◼ Etagenöfen
◼ Wirbelschichtöfen

Question 19

Was produziert Flash Pyrolyse und warum ist das nicht sehr verbreitet?

Answer 19

Es produziert Pyrolyseöl, was ungewollte Eigenschaften hat und muss viel raffiniert werden

Question 20

Unter welchen Bedingungen wird Hydrothermale Karbonisierung (HTC) durchgeführt?

Answer 20

◼ Behandlung von Bioabfall (lieber flüssigere) und Grünschnitt
◼ Thermische Behandlung (180-250 C) in flüssiger Phase
◼ Erhöhte Drücke zur Aufrechterhaltung der flüssigen Phase
◼ Zum Teil Zitronensäure als Katalysator
◼ Verweilzeiten mehrere Stunden

Question 21

Welche Effekte hat HTC auf Biomassen?

Answer 21

◼ Erhöhung C-Gehalt
◼ Erhöhung Heizwert
◼ Verbesserung Entwässerbarkeit
◼ Verbesserung Wasserstabilität

Question 22

Was ist der Unterschied zwischen durch HTC produzierte Karbonisat und klassische Karbonisat?

Answer 22

Es ist nicht porous wie klassische Karbonisat und ist nicht sehr weit z.B. im Landwirtschaft getestet worden

Question 23

Was sind die aktuellen Problempunkte bei HTC?

Answer 23

Abluftbehandlung
Abwasserbehandlung

Question 24

Wie wird Biomasse durch Vergasung benutzt?

Answer 24

█ Umwandlung durch Vergasungsreaktionen in brennbares Synthesegases
▪ Kleine KWK-Anlagen [<1MW FWL] marktreif
▪ Großanlagen im Demonstrationsbetrieb
█ Aufbereitungsmöglichkeiten für das erzeugte Synthesegas: Fischer-Tropsch-, Methanol- und DME-Synthese, Methanisierung

Question 25

Welche Verbrennungsverhalten haben die größte Emissionen (von wenig bis hoch) und was lernt man daraus?

Answer 25

• Auto-beschickte Gebläsefeuerung
• Handbeschickte Gebläsefeuerung
• Handbeschickte Naturzugfeuerung
  Also, der Brennstoff muss gut in Kontakt mit Luft sein und automatisch und kontinuierlich zugeführt werden, um Emissionen zu vermindern

Question 26

In welchem Leistungsbereich sind Festbettfeuerungen einsetzbar?

Answer 26

Festbettfeuerungen in breitem thermischen Leistungsbereich einsetzbar
▪ Scheitholz-Einzelraumfeuerungen
▪ HeizkesselmitHackschnitzeln/Pellets

Question 27

Welche Brennstoffe sind bei Biomassenverbrennung benutzt?

Answer 27

▪ Holzdominiert,insb.Altholz
▪ Ein Strohkraftwerk in Deutschland (weitere im Ausland)
▪ Halmgut(mit)verbrennung in (landwirtschaftlichen) Kleinanlagen

Question 28

Auf welche Emissionen muss man bei Biomassen besonders beachten?

Answer 28

▪ Kleinfeuerungen Hauptemittent von Feinstaub
▪ Bei alternativen Biobrennstoffen NOx und PCDD/F zu beachten