Überkritische Vergasung

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Allgemeiner Hinweis

Anhand der ausgewählten Biomasse und des gewünschten Endproduktes, unter Berücksichtigung des TS- und Ligno-Zellulosegehalts, empfiehlt sich das nachfolgend genannte Verfahren zur thermochemischen Konversion.

Beachten Sie bitte, dass es sich hierbei um eine Empfehlung handelt, die ausschließlich auf den vier Kriterien (Art der  Biomasse, TS-Gehalt, Wunschprodukt, Ligno-Zellulosegehalt) beruht. Weitere wichtige Charakteristika, beispielsweise die Homogenität des Edukts oder der aktuelle Stand der Forschung und die damit verbundene Umsetzbarkeit in einem industriellen Maßstab, wurden außen vor gelassen. Sollten Sie hierzu nähere Antworten wünschen, können in einem persönlichen Beratungsgespräch mit unseren wissenschaftlichen Mitarbeitern diese und weitere Fragen diskutiert werden.

Hinweis zum empfohlenen Verfahren

Die Arbeiten von ANTAL et al. (siehe am Textende [Ant2000]) zur Untersuchung der H2-Bildung aus Biomasse und wässrigen Abfällen wurden im Labormaßstab durchgeführt. Entsprechend den thermodynamischen Berechnungen wurden die Experimente bei relativ hoher Temperatur von 600 °C (34 MPa, 30 s Verweilzeit), bei der hohe H2-Ausbeuten zu erwarten sind, in einem Rohrreaktor durchgeführt. Als Katalysator wurden Kokse aus verschiedenen Naturprodukten beschrieben, die als Festbett im Rohrreaktor eingesetzt werden. Modellsubstanzen wie Glucose und Biomasse diverse Biomassen, wie verschiedene Wasserpflanzen sowie Klärschlamm wurden unter diesen Versuchsbedingungen in der Regel voll-ständig und ohne Koksbildung umgesetzt. Das entstehende Gas bestand, abhängig von den Reaktionsbedingungen und der Art des Ausgangsmaterials, aus 22 - 57 Vol.% H2, 31 - 83 Vol.% CO2, 6 - 24 Vol.% CH4 und 1 - 25 Vol.% CO neben geringen Mengen höherer Kohlenwasserstoffe. Typische Werte für Mais- und Kartoffelstärke sind ca. 31 Vol.% H2, 1 Vol.% CO, 47 Vol.% CO2 und 19 Vol.% CH4 [Ant2000].

Aus diesen Pionier-Arbeiten ergaben sich eine Vielzahl von Untersuchungen, i. d. R. ohne Katalysator-Zusatz, aber auch mit Edelmetallen und Kohlen als heterogene Katalysatoren.

Derzeit gibt es nur eine Anlage für die Verfahrensvariante ohne festen Katalysator, deren Dimensionen bei ca. 100 kg / h Feedfluss groß genug sind, um damit verfahrenstechnische Fragestellungen der Wasserstofferzeugung aus nasser Biomasse wie Druckeinspeisung von Biomasse, Auslegung von Wärmeübertragern, CO2-Abtrennung etc. untersuchen zu können. Diese Anlage steht im Institut für Katalysesforschung und –technologie des KIT.

Außerdem wird in Japan bei Hiroshima noch eine etwas größere Anlage mit Koks als Katalysator betrieben.

Nähere Informationen finden sich in entsprechenden Review-Artikeln, z.B.

Kruse, A., (2009) Hydrothermal biomass gasification, Journal of Supercritical Fluids, 47, 391-399.

Kruse, A., (2008) Supercritical water gasification, Biofuels, Bioproducts and Biorefining 2, 415-437.

Kruse, A. and Dinjus, E., (2007) Hot compressed water as reaction medium and reactant. 2. Degradation reactions, Journal of Supercritical Fluids 41, 361-379.

Quellen:

[Ant2000] M. J. Antal, jr., S. G. Allen, D. Schulman, X. Xu, R. J. Divilio; Biomass gasification in supercritical water; Ind. Eng. Chem. Res. 39 (2000) 4040-4053.