Biomasse vergasung
Die Vergasung ist ein thermo-chemischer Prozess, welcher ein Kohlenstoffhaltiges Substrat (Kohle, Biomasse, Plastik) in ein brennbares Gas umwandelt mit Hilfe eines Oxidationsmittels (Luft, Saurstoff, Wasserstoff oder Wasserdampf). Das entstandene Gas kann zur elektrischen oder thermischen Energiegewinnung verwendet werden.
Der Prozess
Der Prozess der Vergasung setzt sich zusammen aus: Trocknung, Pyrolyse, Oxidation und Reduktion.
http://www.tecnoredconsultores.com.ar/gasi.html, modifiziert
Die erste Reaktion ist die Trocknung. Bei Temperaturen von 100°C bis 200°C wird die Biomasse erhitzt und das enthaltene Wasser verdunstet.
Die zweite Reaktion ist der Prozess der thermischen Zersetzung, die Pyrolyse. Die Hauptkomponenten von Holz und Biomasse sind Zellulose, Hemizellulose und Lignin. Bei Temperaturen von 150°C bis 500°C werden diese molekularen Verbindungen aufgebrochen und Kohlenwasserstoffe produziert.
Sobald der Prozess Temperaturen über 500°C erreicht findet die Oxidation/Verbrennung statt. Feststoffe, Flüssigkeiten und Gase, welche im Prozess der Pyrolyse entstanden, reagieren mit Sauerstoff und erhöhen die Temperatur.
C + O2 -> CO2
C + 0,5 O2 <-> CO
Der Letzte Schritt ist die Reduktion, in welcher die brennbaren Komponenten des Syngases produziert werden durch die im Folgenden beschriebenen Reaktionen und bei Temperaturen zwischen 800°C und 1100°C.
C + CO2 <-> 2CO
C + H2O <-> CO + H2
CO + H2O <-> CO2 + H2
C + 2H2 <-> CH4
Nutzung
Das produzierte Gas wird gewöhnlich durch Verbrennung in einem Biomassekraftwerk zur Produktion von Wärme und Elektrizität genutzt. In Kombination der beiden kann eine sehr hohe Effizienz erreicht werden. In Festoxidbrennstoffzellen kann das gewonnene Gas sogar direkt in Elektrizität umgewandelt werden. Die schon bestehenden Zuckerrohr-Verbrennungsanlagen in der Dominikanischen Republik könnten den Prozess der Vergasung implizieren und davon profitieren.
Eine andere Form der Gasnutzung wäre als Synthesegas für die chemische Umwandlung verschiedenster Produkte aufgrund seiner Zusammensetzung aus Kohlenmonooxid und Wasserstoff. Dabei handelt es sich vor allem um die Wasserstoffproduktion und der darauf folgenden Ammoniakproduktion aus der Haber-Bosch-Synthese. Desweiteren auch die Methanol- und Fischer-Tropsch-Synthese für die Herstellung von Biokraftstoffen/BtL (Biomass to Liquid).
Zuletzt die Nutzung von Vergasung auf einer kleinen Skala: Mikrovergasung. 2,7 Milliarden Menschen auf der Erde kochen immer noch mit Festbrennstoffen. Die traditionellen Herde haben eine Kohlenmonoxid-Emission von 29g/MJ, welche die Atemwege der Menschen schwer beschädigen. Das Modell der Mikrovergasung möchte die Holzöfen ersetzen und die Möglichkeit sauberer und gesünderer Öfen bieten. Verbesserte Mikrovergaser-Öfen eine Emission von 6g/MJ und es ist vergleichsweise so sauber wie das Kochen mit Gas (WHO, 2013). Insofern ergibt sich eine Reduktion in Luftverschmutzung und thermische Effizienzsteigerung, aber auch ist das Entzünden einfacher als mit Kohle.
Potenzial in der Dominikanischen republik
Aktuell importiert die Dominikanische Republik mehr Energie als sie produziert. Im Jahr 2015 wurden laut Nationaler Energiekomission (CNE) 44.078,15 kbbl (tausend amerikanische Barrel) importiert. Zudem ist der Energieverbrauch vor allem durch fossile Quellen abgedeckt. Derr Prozess der Vergasung bietet die Möglichkeit unabhängiger und nachhaltiger Energiegewinnung. Der Agrarsektor der Landes produziert reichlich Abfälle welche das Potenzial haben als Rohstoff für Bioenergie genutzt zu werden. Dazu zählen Kaffeepulpe, Reststoffe aus der Herstellung und Verarbeitung von Kakao, Zuckerrohr, Kochbanane sowie Reisschalen und -kleie.
biomasseVErgasung im labor für erneuerbare energien
Die Einheit für Vergasung besteht aus einem Festbettreaktor mit nominalen einem elektrischen Potenzial von 20kWh, welcher mit Luft als Vergasugsmittel arbeitet.
Bereiche der Anwendung und Beratung:
- Physische vorbehandlung der Biomasse in folgenden Etappen: Zersplittern/Grobschnitt · Trocknung · Mahlen · Pelletherstellung
- Bestimmung der aus dem Prozess entstehenden Gase
- Technologien der Vergasung zur Energieproduktion
- Entwicklung des Prozesses der Vergasung und der Gasreinigung.
Analyseprozess des Gases bestimmt die Konzentrationen von %H2, %CO, %CH4, %CnHm, %CO2 y %O2.
