Pyrolyse – Definition

Pyrolyse ist eine thermochemische Behandlung, die auf jedes organische (kohlenstoffbasierte) Produkt angewendet werden kann. Sie kann sowohl für reine Produkte als auch für Gemische durchgeführt werden. Bei dieser Behandlung wird das Material einer hohen Temperatur ausgesetzt und in Abwesenheit von Sauerstoff chemisch und physikalisch in verschiedene Moleküle aufgespalten. Die Zersetzung erfolgt dank der begrenzten thermischen Stabilität der chemischen Bindungen der Materialien, die es ermöglicht, sie durch die Verwendung von Wärme zu zersetzen.

Die thermische Zersetzung führt zur Bildung von neuen Molekülen. Dadurch erhält man Produkte mit einem anderen, oft besseren Charakter als der ursprüngliche Rückstand. Dank dieser Eigenschaft wird die Pyrolyse zu einem immer wichtigeren Verfahren für die heutige Industrie, da sie es ermöglicht, herkömmlichen Materialien und Abfällen einen weitaus höheren Wert zu verleihen.

Pyrolyse wird häufig mit thermischer Behandlung in Verbindung gebracht. Doch im Gegensatz zu Verbrennungs- und Vergasungsverfahren, bei denen das Material ganz oder teilweise oxidiert wird, basiert die Pyrolyse auf der Erhitzung in Abwesenheit von Luft. Daher handelt es sich meist um ein endothermes Verfahren, das einen hohen Energiegehalt in den erhaltenen Produkten gewährleistet.

Bei der Pyrolyse entstehen immer feste (Holzkohle, Biokohle), flüssige und nicht kondensierbare Gase (H2, CH4, CnHm, CO, CO2 und N). Da die flüssige Phase dem Pyrolysegas nur während seiner Abkühlung entzogen wird, können diese beiden Ströme in einigen Anwendungen zusammen verwendet werden, wenn heißes Synthesegas direkt dem Brenner oder der Oxidationskammer zugeführt wird (siehe „Wege zur Nutzung von heißem Synthesegas“).

Während der Pyrolyse wird ein Materialpartikel von der Umgebungstemperatur auf eine bestimmte Temperatur erhitzt (Einstellungstemperatur der Biogreen®-Anlage). Das Material verbleibt in der Pyrolyseeinheit und wird über eine Förderschnecke mit definierter Geschwindigkeit bis zum Ende des Prozesses transportiert. Die gewählte Pyrolysetemperatur bestimmt die Zusammensetzung und den Ertrag der Produkte (Pyrolyseöl, Synthesegas und Holzkohle).

Was beeinflusst die Ergebnisse des Pyrolyseprozesses?

• Die Zusammensetzung des behandelten Materials – jeder der Hauptbestandteile von Biomasse und Abfällen weist unterschiedliche Temperaturen der thermischen Zersetzung auf, was bedeutet, dass sie auf unterschiedliche Weise zu den Ergebnissen des Prozesses beitragen. Aufgrund der großen Vielfalt der Materialzusammensetzungen wird immer empfohlen, Pilotversuche durchzuführen, um die Leistung des Pyrolyseprozesses möglichst genau vorherzusagen.
• Prozesstemperatur – hat einen großen Einfluss auf die Behandlungsergebnisse. Höhere Temperaturen der Pyrolyse liefern eine größere Menge an nicht kondensierbaren Gasen (Syngas, synthetisches Gas), während niedrigere Temperaturen die Produktion von hochwertigen festen Produkten (Holzkohle, Biokohle, torrefizierte Brennstoffe) begünstigen. Die Temperatur ist ein Faktor, der im Biogreen®-Verfahren dank der elektrisch beheizten Förderschnecke, die eine präzise Einstellung der Behandlungsbedingungen ermöglicht, vollständig steuerbar ist.
• Die Verweilzeit des Materials in der Pyrolysekammer – beeinflusst den Grad der thermischen Umwandlung des erhaltenen festen Produkts sowie die Verweilzeit des Dampfes, die die Zusammensetzung der Dämpfe (kondensierbare / nicht kondensierbare Phase) beeinflusst. Die Verweilzeit kann im Biogreen®-Verfahren genau gesteuert werden, indem die Rotationsgeschwindigkeit der Förderschnecke (Spirajoule®), die das Material durch den Reaktor transportiert, verändert wird.
• Partikelgröße und physikalische Struktur – beeinflussen die Geschwindigkeit, mit der das Material der Pyrolyse unterzogen wird. Im Allgemeinen werden Materialien mit einer geringeren Partikelgröße schneller von der thermischen Zersetzung erfasst, was zu größeren Mengen an Pyrolyseöl führen kann als bei einer größeren Partikelgröße.

Suchen Sie nach Möglichkeiten, den Pyrolyseprozess in der Praxis anzuwenden? Erfahren Sie mehr über die Möglichkeiten in unserer Zusammenfassung der Top 20 Pyrolyseanwendungen

Biogreen® Top 20 Pyrolyseanwendungen