Pyrolyse: Bedeutung & Einsatz bei Biomasseheizungen

Biomasseheizungen nutzen Hackschnitzel  oder Pellets zur Verbrennung. Neben der Verwendung als Brennstoff kann auch Biomasse in Brenngas umgewandelt werden. Dieser Prozess nennt sich Biomasse- oder auch Holzvergasung.

Pyrolyse in einem Pyrolyseofen

Wesentlicher Bestandteil des Vergasungsprozesses ist die Pyrolyse, deren Funktionsweise wir im Folgenden detailliert erklären.

Definition

Pyrolyse beschreibt zunächst Verbrennungsvorgänge, bei denen fester Kohlenstoff zurückbleibt. Dieser ist auch unter dem Namen Pyrolysekoks bekannt. Nebenprodukt der Reaktion sind Pyrolysegase, die nach Oxidation, Reduktion und Kondensation Synthese- oder Brenngas bilden.

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Nicht zu verwechseln ist die Pyrolyse mit der Vergasung. Letztere bewirkt, dass der Einsatzstoff durch Zugabe eines Vergasungsmittels in Gas umgewandelt wird. Als Vergasungsmittel kann dabei zum Beispiel Sauerstoff dienen. Oxidation und Reduktion wandeln das flüchtige Pyrolysegas in Synthese- oder Brenngas um.

Produkte aus der Pyrolyse

Im Allgemeinen entstehen neben Feststoffen auch Gase und Flüssigkeiten. Welche Anteile und Zusammensetzungen durch den Prozess erfolgen, ist von folgenden Faktoren abhängig:

  • Einsatzstoff
  • Pyrolysetemperatur
  • Hilfsstoffe
  • Druckverhältnisse
  • Behandlungsdauer

Das Pyrolyseverfahren

Grundsätzlich lassen sich zwei verschiedene Verfahren unterscheiden:

1. Direkte Pyrolyse

Hier erfolgt die erforderliche Wärmeenergie aus dem Pyrolysegut selbst. Im direkten Verfahren erhitzt sich der zu pyrolysierende Rohstoff durch Verbrennungsgase. Ein geschlossener Behälter ermöglicht die Einflussnahme auf die Reaktionstemperatur.

2. Indirekte Pyrolyse

Das indirekte Pyrolyseverfahren erfolgt über einen abgeschlossenen, von außen erhitzten Raum. In diesem wird eine sauerstofffreie Atmosphäre erzeugt, um eine Verbrennung des Rohstoffs zu verhindern. Dieser Vorgang wird auch als Verschwelung bezeichnet. Bei Bedarf sind zusätzlich Dehydrierungsmittel während des Vorgangs im Einsatz.

Schwel-Brenn-Verfahren

Das Schwel-Brenn-Verfahren wurde in den 90er Jahren von der Firma Siemens entwickelt, um Haus- und Gewerbemüll mittels Verschwelung zu beseitigen. Diese Technik setzte sich jedoch nicht durch, als im Jahr 1998 Schwelgas aus der Großanlage in Fürth austrat und zahlreiche Anwohner über Augen- sowie Hautreizungen klagten.

Wie funktioniert ein Pyrolyseofen?

Die obige Grafik zeigt den Aufbau von eines Festbettvergasers im Gegenstromverfahren. Dieser nutzt zur Biomassevergasung den Pyrolyseprozess.

Brennholz in Form von Hackschnitzeln oder Pellets wird in die Kammer geleitet und dort entzündet. Ein Gebläse versorgt die Verbrennung mit Sauerstoff, während ein Abzug das entstehende Produktgas absaugt. Die untere Schicht der Hackschnitzel verbrennt langsam und erhitzt die darüberliegenden Holzschichten. Die Biomasse im Kessel verdampft und Pyrolysegase entstehen. Aufgrund ihrer hohen Flüchtigkeit ist zusätzlich eine Oxidation sowie Reduktion erforderlich.

Weitere Anwendungsbereiche

Hausgebrauch

Der Hersteller Bosch nutzt die Pyrolyse für die Produktserie 8. Diese umfasst Backöfen, die Pyrolyseverfahren zur Selbstreinigung nutzen. Indem der Backofen sich auf bis zu 480 Grad erhitzt, werden Fett- und Speiserückstände nahezu restlos verbrannt.

Holzkohleherstellung

Auch die Herstellung von Holzkohle nutzt Pyrolyse. Durch die sogenannte Verschwelung wird dem Holz Feuchtigkeit entzogen. In einer Pyrolysekammer werden die biologischen Stoffe auf 400 bis 600 Grad erhitzt.

Durch das Aufbrechen der langkettigen Kohlenstoff-Verbindungen entsteht Biokohle und Synthesegas. Dieses wird in einer Brenngas verbrannt und gilt bei der Holzkohleherstellung als Abfallprodukt.