Beschreibung von Biomasse und Pyrolyse-Produkten

Biomasse wird als eine der aussichtsreichsten erneuerbaren Energiequellen angesehen. Im Rahmen des Projekts BIOELECTRICITY wird das durch Biomasse produzierte Pyrolyse-Öl für die effiziente Herstellung von Wasserstoff und Elektrizität genutzt.

Die Herstellung von Wasserstoff und Elektrizität aus Biomasse wird durch die Erneuerung von Bio-Öl in schnellen Pyrolyse-Verfahren bewerkstelligt. Im Pyrolyse-Öl ist die meiste Energie der Biomasse konzentriert. Das Öl wird zur Herstellung von Elektrizität und Wärme in kleinen bis mittelgroßen feststehenden Anwendungen genutzt. Erreicht wird dies durch die Verwendung von Schmelzkarbonat-Brennstoffzellen (MCFC – Molten Carbonate Fuel Cells), die Wasserstoff verwertende Brennstoffzellen darstellen.

Obwohl die Umformung von Biomasse in Pyrolyse-Öl sehr weit entwickelt wurde, können die neuen Produkte unter Umständen schädlich sein und unterschiedliche Energiegehalte aufweisen. Aus diesem Grund müssen sie vor der großflächigen Nutzung getestet werden. Daher wurde diesbezüglich ein analytisches Verfahren entwickelt, das der Beschreibung von Biomasse und Pyrolyse-Produkten dient.

Drei Arten von Biomasse wurden als Beispiele für die verschiedenen Rohmaterialien der schnellen Pyrolyse gewählt: krautartige Energiepflanzen (Rutenhirse), Hölzer (Buche) und Rückstände (Sägemehl von Kiefern).

Die Rohmaterialien wiesen relativ unterschiedliche Morphologien und chemische Zusammensetzungen auf. Rutenhirse zeigt einen höheren Gehalt an organischen Grundinhaltsstoffen und Asche auf. Die Kalziumwerte bei der Buche waren verhältnismäßig hoch, während das Sägemehl der Kiefer den höchsten Gehalt an Zellulose und demzufolge relativ niedrige Xylose-Werte aufwies. Das Buchenholz zeigte den höchsten Brennwert.

Des Weiteren wurden die drei zugehörigen Pyrolyse-Öle untersucht, die aus den Abfällen des Buchenholzes, des Sägemehls der Kiefer und der Rutenhirse in der schnellen Pyrolyse gewonnen worden waren. Das thermische Verhalten, die natürlichen Zusammensetzungen sowie die Wasserlöslichkeit wurden sowohl in Bezug auf die verschiedenen Öle als auch im Vergleich mit den Ausgangsbiomassen analysiert. Außerdem wurde herausgefunden, dass die Viskosität der reizempfindlichste Parameter ist, der das Altern beeinflusst. Die drei Öle zeigten unterschiedliche Verhaltensweisen bezüglich des Alterns auf. Dabei erwies sich das der Rutenhirse als am unvorteilhaftesten.

Die analytische Methode zur Beschreibung von Biomasse und Bio-Brennstoffen bietet einen wertvollen naturwissenschaftlichen und technologischen Ausgangspunkt für potenzielle Hersteller. Die entwickelten Methoden könnten dabei behilflich sein, eine Antwort auf die Frage nach zukünftigen Energiequellen zu erhalten.