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Prof. Dr. Nicolaus Dahmen

Tel.: +49 721 608-22596
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Thermochemische Verfahren zur Umwandlung von Biomasse

Die konsequente Nutzung erneuerbarer Energieträger reduziert die Abhängigkeit von fossilen Rohstoffen und leistet darüber hinaus einen Beitrag zur Reduktion der CO2-Emissionen. Während Wasserkraft, Geothermie, Solarenergie und Windkraft primär zur Erzeugung von Strom und Wärme geeignet sind, kommt Biomasse als einzigem erneuerbaren Kohlenstoffträger eine besondere Bedeutung zur Herstellung von Kraft- und Brennstoffen sowie organischen Grundchemikalien zu. Der effizienten Nutzung dieser einzigartigen Eigenschaft von Biomasse kommt daher eine besondere Bedeutung zu.

 

Die Abteilung leistet in diesem Zusammenhang zwei zukunftsweisende Beiträge:

 


1. Herstellung von Synthesegas und -kraftstoffen aus trockener Biomasse

Bioslurryvergasung

Mit dem sogenannten bioliq®-Verfahren können aus trockener Restbiomasse synthetische Kraftstoffe hergestellt werden. Diese sind reiner und daher umweltverträglicher und leistungsstärker als erdölstämmige Kraftstoffe und lassen sich auf die Anforderungen der Automobil-Hersteller auch im Hinblick auf die strenger werdenden Abgas-Normen maßschneidern. Die Entwicklung ist primär auf die Nutzung von relativ preisgünstiger, bisher weitgehend ungenutzter Biomasse wie Getreidestroh, Pflegeheu oder Restholz ausgerichtet. Diese enthalten mehr Asche und Heteroatome als etwa rindenfreies Holz und machen die Entwicklung entsprechend angepasster Verfahren notwendig. Einer effizienten Nutzung von Biomasse standen oft ihre niedrige Energiedichte und das regional verteilte Aufkommen im Wege, wodurch weite Transportwege unwirtschaftlich werden. Das bioliq-Konzept löst dieses Problem, indem aus der Biomasse in dezentral aufgestellten Anlagen durch Schnellpyrolyse zunächst ein energiedichtes Zwischenprodukt aus Pyrolyseöl und –koks erzeugt wird. Dieses, der sogenannte Bio-Slurry, wird dann in einem großen, zentralen Flugstrom-Druckvergaser bei Drücken bis zu 80 bar und Temperaturen über 1200°C zu Synthesegas umgesetzt, aus dem über gängige chemische Verfahren Kraftstoffe, aber auch eine große Vielfalt anderer organsicher Grundchemikalien hergestellt werden können.

 

2. Die Erzeugung von Wasserstoff aus nasser Biomasse

Hydrothermale Vergasung

Die zweite Verfahrensentwicklung dient der Erzeugung von Wasserstoff durch hydrothermale Vergasung nasser Biomasse. Wasserstoff ist als sekundärer Energieträger insbesondere vor dem Hintergrund seiner Nutzung in Brennstoffzellen von großem Interesse. Beim Umgang mit Wasserstoff stellen sich auch Fragen nach der Sicherheit oder seiner Speicherung auf der Basis von Nanomaterialien. Sie werden in der interdisziplinären Forschungsgruppe des Forschungszentrums, der HyTechGroup [LINK?], bearbeitet. Die Ausgangsstoffe der hydrothermalen Vergasung sind Biomassen mit einem Wassergehalt bis zu 90%. Dies können Rückstände aus der Landwirtschaft, aber auch aus der Lebensmittel- oder Getränkeindustrie sein. Bei Temperaturen bis zu 700°C und Drücken bis zu 300 bar reagiert die Biomasse mit Wasser nahezu vollständig und es entstehen die Hauptprodukte Wasserstoff, Methan und Kohlendioxid. Das Kohlendioxid lässt sich effizient durch eine Druckwasserwäsche bis auf geringe Restgehalte aus dem Produktgas entfernen. In der Versuchsanlage VERENA wird die technische Entwicklung dieses Verfahrens vorangetrieben. Parallel dazu werden grundlegende Fragen zum chemischen Ablauf der hydrothermalen Umsetzung von Biomasse bearbeitet. Ergebnisse dieser Arbeiten erlauben die reaktionstechnische Verbesserung des Verfahrens und seine Übertragung auf andere Anwendungen, etwa die der Direktverflüssigung von Biomasse, die zu anderen Nutzungsmöglichkeiten führen kann.