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Einsatz von Flash-Pyrolyseoelen aus Biomasse zur Waerme- und Stromerzeugung

Das Projekt "Einsatz von Flash-Pyrolyseoelen aus Biomasse zur Waerme- und Stromerzeugung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Department für Biologie, Zentrum Holzwirtschaft, Ordinariat für Chemische Holztechnologie und Institut für Holzchemie und Chemische Technologie des Holzes der Bundesforschungsanstalt für Forst- und Holzwirtschaft durchgeführt. Durch kurzzeitige Erhitzung (1-2 s) von Biomassepartikeln unter Sauerstoffausschluss (Flash-Pyrolyse) kann etwa 70 Prozent des Ausgangsmaterials in fluessige Produkte ueberfuehrt werden. Diese sogenannten Bio-Oele lassen sich sowohl als fluessiger Energietraeger als auch als Quelle fuer Chemierohstoffe nutzen. Sie sind nicht vergleichbar mit herkoemmlichen Mineraloelen, sondern weisen spezifische Charakteristika auf, denen bei der energetischen Nutzung Rechnung getragen werden muss. Die Bio-Oele enthalten Wasser und koennen auch mit Wasser oder Alkoholen verduennt werden. Ihr Heizwert betraegt ca. 20 MJ/kg und liegt damit nur leicht ueber dem des Holzes. Die Oele sind thermolabil und haben einen sauren Charakter (pH-Wert ca. 2,5). Trotz dieser zunaechst unguenstig erscheinenden Eigenschaften hat sich in der Praxis herausgestellt, dass die Oele ohne oder nur mit wenig Modifikationen direkt in Kesseln oder stationaeren Dieselmotoren energetisch genutzt werden koennen. Im Rahmen eines EU-Forschungsvorhabens 'Bio Fuel Oil for Power Plants and Boilers' sollen Bio-Oele in groesseren Mengen (300 t) produziert, energetisch verwertet, charakterisiert und veredelt werden. Die Produktion findet in Italien beim Stromkonzern ENEL statt, der eine Demonstrationsanlage betreibt. ENEL fuehrt auch Verbrennungsversuche in einem Heizwerk in Livorno durch. Am finnischen Forschungszentrum VTT werden die Bio-Oele in einem Waertsilae-Dieselmotor mit 1 MW elektrischer Leistung eingesetzt. Am Institut fuer Holzchemie und chemische Technologie des Holzes der Bundesforschungsanstalt fuer Forst- und Holzwirtschaft werden die Bio-Oele chemisch und physikalisch charakterisiert sowie Untersuchungen zu deren Langzeitstabilitaet vorgenommen. Die Oele werden unter verschiedenen Bedingungen gelagert, wobei vor allem der Einfluss von Temperatur und Licht beobachtet wird. Gemessen werden nicht nur globale Kenngroessen wie Saeurezahl, Bromzahl, pH- Wert, Wassergehalt, Viskositaet etc. sondern auch die Veraenderung einzelner Substanzklassen und Komponenten.

Stoffliche Verwertung von nicht naturbelassenen Holzresten durch Pyrolyse in der Wirbelschicht

Das Projekt "Stoffliche Verwertung von nicht naturbelassenen Holzresten durch Pyrolyse in der Wirbelschicht" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsche Gesellschaft für Holzforschung durchgeführt. Ueber die Pyrolyse in der Wirbelschicht von nicht naturbelassenem Holz liegen noch keine Erkenntnisse vor, obwohl das Verfahrensprinzip erfolgreich auf einige problematische Reststoffe wie Altreifen, Altoel und Muell erfolgreich angewandt wurde. Die geplanten Forschungsarbeiten sind daher darauf ausgerichtet, die Eignung des Hamburger Pyrolyseverfahrens mit Wirbelbettreaktor zur stofflichen Verwertung von Alt- und Resthoelzern zu ueberpruefen. Es soll eine umwelttreundliche Alternative zur Verbrennung erprobt werden, die es ermoeglicht, nicht nur Waerme, sondern auch wiederverwertbare Oele mit wirtschaftlich interessanten Inhaltsstoffe bei gleichzeitiger Minimierung der Emissionen zu gewinnen. Orientierende Untersuchungen zur stofflichen Verwertung von nicht naturbelassenen Hoelzern wurden mit Hilfe einem Labor-Wirbelschichtreaktor (Kapazitaet bis 50-100g/h) durchgefuehrt. Im Wesentlichen wurde der Einfluss diverser Holzschutzmittel, der Temperatur und der Wirbelgasgeschwindigkeit und auf die Pyrolyse und deren Produkte untersucht. Mit Befriedigung konnte festgestellt werden, dass das Hauptprodukt Pyrolyseoel frei von Schwermetallen ist und damit unproblematisch fuer eine anschliessende thermische oder chemische Verwendung einzusetzen ist. Die Versuchsergebnisse wurden sowohl in der nationalen als auch internationalen Fachwelt als vielversprechend aufgenommen.

Teilvorhaben 1: Verwertung von Klaerschlamm durch Pyrolyse in der Wirbelschicht - Pyrolysereaktionen und -mechanismen

Das Projekt "Teilvorhaben 1: Verwertung von Klaerschlamm durch Pyrolyse in der Wirbelschicht - Pyrolysereaktionen und -mechanismen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Institut für Technische und Makromolekulare Chemie durchgeführt. Es ist moeglich, Klaerschlamm in der indirekt beheizten Wirbelschicht kontinuierlich zu pyrolysieren. Dabei werden als Produkte Gas, Oel, Wasser und fester Rueckstand gebildet. Zur Ueberfuehrung des Verfahrens in eine technische Groessenordnung soll in diesem Projekt die Pyrolyse nach marktwirtschaftlichen Gesichtspunkten optimiert, insbesondere die weitergehende Entfunktionalisierung der Oele von Sauerstoff und Stickstoff in einer zweiten Stufe durchgefuehrt werden. Fuer spaetere Planfeststellungsverfahren sind die umweltrelevanten Eigenschaften des Pyrolyserueckstandes interessant, der eluiert und auf loesliche Schadstoffe untersucht werden soll. Das Verfahren soll so abgeaendert werden, dass diese Stoffe minimiert werden.

Qualitaetsverbesserungen von Pyrolyseoelen durch katalytische Pyrolyse von Biomasse

Das Projekt "Qualitaetsverbesserungen von Pyrolyseoelen durch katalytische Pyrolyse von Biomasse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Department für Biologie, Zentrum Holzwirtschaft, Ordinariat für Chemische Holztechnologie und Institut für Holzchemie und Chemische Technologie des Holzes der Bundesforschungsanstalt für Forst- und Holzwirtschaft durchgeführt. Fuer die chemische Nutzung von Flash-Pyrolyseoelen aus Biomasse gibt es zahlreiche Alternativen. Sie umfassen sowohl die Nutzung von Einzelkomponenten als auch die Verwendung von Fraktionen. Bei den Einzelkomponenten kommt beispielsweise Laevoglucosan in Frage, das als Hauptkomponente vorkommt und als Synthesebaustein fuer die Vitaminherstellung in der Pharmaindustrie einen hohen Marktpreis erzielt, der z.Zt. bei ca. 1000 US Dollar/kg liegt. Als wertvolle Fraktion kann Fluessigrauch gewonnen werden, der zunehmend in der europaeischen Lebensmittelindustrie zur Raeucherung eingesetzt wird. Das Spektrum der Pyrolyseprodukte kann durch den Einsatz von Katalysatoren beeinflusst werden. Zur Erprobung der Moeglichkeiten und Auswirkungen hat die Europaeische Gemeinschaft ein Forschungsvorhaben bewilligt, in dem Screeningexperimente im Mikromassstab und Pyrolysen im Technikumsmassstab sowie die Analysen der Pyrolyseoele durchgefuehrt werden. Ergebnis: Zur Steigerung der Ausbeute an Laevoglucosan ist eine saure Waesche der Biomasse vor der Pyrolyse erforderlich. Hierdurch werden neben den Hemicellulosen vor allem Alkali- und Erdalkalimetalle entfernt, die die Bildung von Laevoglucosan negativ beeinflussen. Gleichzeitig wird die Entstehung von Essigsaeure durch den Wegfall der Hemicellulosen reduziert. Nach der Erprobungsphase im Labor- und Technikumsmassstab sollen die erhaltenen Ergebnisse in einer grossen Pilotanlage der Firma FENOSA, einem spanischen Energiekonzern, ueberprueft werden

Katalytisches Recycling von Polyolefinischer Kunststoffen

Das Projekt "Katalytisches Recycling von Polyolefinischer Kunststoffen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Erlangen-Nürnberg, Lehrstuhl für Technische Chemie I durchgeführt. Die reine Thermolyse/Pyrolyse von polyolefinischen Kunststoffabfaellen liefert ein breites Produktspektrum: Pyrolysegas, Pyrolyseoel und Rueckstand. Durch Einsatz eines Katalysators kann zum einen die Pyrolysetemperatur deutlich herabgesenkt werden und zum anderen kann im Produktspektrum die gewuenschte Komponente maximiert werden. Beide Zielsetzungen sind sowohl oekologisch wie oekonomisch erstrebenswert. Gewuenschte Produkte koennen niedermolekulare Wachse sein oder ein hochwertiges Pyrolyseoel. Auch wird versucht simultan zur katalytischen Degradation noch eine Funktionalisierung durchzufuehren. Z.B.: Partielle Oxidation oder Hydratation zu hoeheren Carbonsaeuren oder Alkoholen. Als Kunststoffabfaelle werden sowohl Modellsysteme als auch reale Abfaelle (DSD-Kunststoffabfall, Shredderleichtfraktion, Altreifen) eingesetzt. Als geeignetes Reaktorsystem wurde ein sogenannter Kugelumlaufreaktor gewaehlt, bei dem mittels einer zentralen, vertikalen Schnecke Kugeln im Reaktor nach oben transportiert werden und im aeusseren Bereich nach unten sinken. Hierdurch wird die durch einen Extruder eintransportierte Kunststoffschmelze vermischt und isotherm zersetzt. Das Reaktorprinzip hat den Vorteil, dass es sehr betriebsstabil ist und diskontinuierlich (batch) betrieben werden kann.

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