Charakterisierung und Konditionierung von Pyrolyseprodukten

Im Rahmen des bioliq Projektes werden die festen und flüssigen Pyrolyseprodukte zu einem sogenannten Biosyncrude verarbeitet, einer pumpfähigen feststoffreichen Suspension aus Pyrolysekoks und Pyrolysekondensat. Der Biosyncrude wird im Flugstromvergaser zu Synthesegas umgewandelt, das chemisch zu Zielprodukten z.B. Kraftstoff umgesetzt wird. Für eine einwandfreie Umsetzung muss die chemische Zusammensetzung beachtet werden, die Viskosität und der Heizwert.

Die Pilotanlage ist speziell ausgelegt auf Getreidestroh als Feedmaterial. In Labor und Technikum werden aber auch andere Einsatzgüter getestet und andere Mischungen von Pyrolyseprodukten. Besonders ist dabei auf die Lagerstabilität zu achten, denn Pyrolysekondensate sind reaktive Mischungen polarer organischer Verbindungen. Außerdem muss die Sedimentation beachtet werden. Alternative Herstellungs- und Einspeiseverfahren werden untersucht, z.B. im Kolloidmischer, Kneter, Extruder mit ihrem jeweiligen spezifischen Energiebedarf.

Der Biosyncrude aus Pyrolyseprodukten ist noch kein standardisierter Brennstoff, daher muss jegliche Messtechnik zu den chemischen und physikalischen Eigenschaften erst getestet und gegebenenfalls angepasst werden. Dafür stehen 2 Feedlinien bereit, in denen sowohl konventionelle, als auch innovative Messgeräte auf ihre Eignung geprüft und gegebenfalls verändert / angepasst werden können. Die kleinere Feedlinie (10kg Inhalt im Umlauf) eignet sich besonders zur Kalibrierung bei verschiedenen Zusammensetzungen, während die größere Feedlinie (1000kg Inhalt im Umlauf) die Eignung im Dauerbetrieb prüft.

Die chemische Zusammensetzung von Pyrolysekondenaten ist aus verschiedenen Gründen äußerst komplex: Fast alle Bestandteile sind hochpolar, und doch neigen Pyrolysekondensate zu einer Phasentrennung zwischen eher wasserlöslichen und eher organisch löslichen Bestandteilen. Etwa die Hälfte der organischen Verbindungen liegen monomer vor, die andere Hälfte in aromatischen Oligomeren, dem sogenannten Pyrolyselignin. Das Hauptproblem der chemischen Analytik ist, den Mittelweg zu finden zwischen einer bestmögliche Charakterisierung der Probe und einem vertretbaren Arbeitsaufwand. Wichtig ist hierbei, zu unterscheiden zwischen Labor- und Prozessanalytik. Die Laboranalytik hat den Anspruch auf höhere Präzision und Diversifikation, von der Prozessanalytik wird gefordert, dass sie in Echtzeit arbeitet, sich dabei aber auf wenige wesentliche Parameter beschränkt.

Neben der Nutzung der Pyrolyseprodukte als Biosyncrude im bioliq Prozess kann man sich andere Verwendungen vorstellen, z.B. die Verbrennung von Pyrolysekokspellets und die chemische Nutzung von ausgewählten Komponenten der Pyrolysekondensate. Wir untersuchen die chemische Modifizierung um die Pyrolysekondenate für alternative Nutzungen attraktiv zu machen. Ziele der Modifizierung sind z.B. die Stabilisierung (bessere Lagerfähigkeit), Erhöhung des Heizwertes, Synthese eines speziellen Zielmoleküls.