Biokraftstoffe aus lignozellulosehaltiger Biomasse
Bio-Öl aus Pyrolyse
Pyrolyse ist die chemische und physikalische Aufspaltung von fester Biomasse in verschiedene Moleküle bei hohen Temperaturen und unter Ausschluss von Sauerstoff. Hemicellulosen, Cellulosen und Lignin in der Biomasse werden bei unterschiedlichen Temperaturen, Geschwindigkeiten und auf unterschiedlichen Wegen abgebaut. Lignin ist langzeitstabiler und zersetzt sich im Vergleich zu Cellulose und Hemicellulose über einen größeren Temperaturbereich (Bridgewater et al. 1999). Nach der Zersetzung der chemischen Bindungen rekombinieren die Moleküle zu neuen Verbindungen. Ein Teil der Biomasse wird zu Kohlenstoff reduziert, während andere Teile oxidiert und zu Kohlenhydraten, Alkoholen, Phenolen, Aldehyden, Ketonen oder Carbonsäuren hydrolysiert werden (Uddin 2018). Die erhaltenen Produkte haben andere Eigenschaften als das Rohmaterial. Bei der Pyrolyse entstehen nach dem Abkühlen der Pyrolyse-Dämpfe drei verschiedene Bestandteile („Fraktionen“ oder auch „Phasen“). Diese unterscheiden sich im Aggregatszustand unter Normalbedingungen.:
- flüssige Phase (Pyrolyseöl)
- gasförmige Phase (z. B. Wasserstoff, Methan, Kohlenmonoxid, Stickstoff)
- feste Phase (Holzkohle)
Die Pyrolyse findet in einem Temperaturbereich von 200 bis 600°C und in zwei Stufen statt. Primär Unter 400°C werden organische Moleküle in kleinere Fraktionen gespalten und es entstehen Primärdämpfe und Holzkohle. Oberhalb von 400°C bilden sekundäre Reaktionen Aromaten aus den Verkohlungspartikeln. Die Temperatur und die Verweilzeit der Biomasse im Reaktor beeinflussen das Spektrum (Pyrolyseöl, Synthesegas oder Holzkohle), die Ausbeute und die Verteilung der erhaltenen Produkte (siehe Abbildung unten).
