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Chemikalien aus Biomasse: Pyrolyse biogener Energierohstoffe und strukturelle Charakterisierung des Biokokses

Angesichts der klimabedingten Ressourcen- und Energiewende sowie der hohen Importabhängigkeit fossiler Rohstoffe, ist die Erschließung neuer und bisher ungenutzter, einheimischer Rohstoffe von größter Bedeutung. Eine vielversprechende Möglichkeit liegt in der Flugstromvergasung biogener Reststoffe zu hochqualitativem Synthesegas (H2 & CO), welches anschließend in katalytischen Synthesen beispielsweise zu Methanol, FT-Produkten oder Chemikalien umgewandelt werden kann. Um großtechnische Vergasungsanlagen kommerziell realisieren zu können, ist die Kenntnis und ein tiefes Verständnis der Koksreaktivität von großer Bedeutung. Die Koksreaktivität hängt dabei stark von den pyrolytischen Reaktionsbedingungen ab. Vor allem unter Flugstrombedingungen (1600 °C, 50 bar) kommt es zu starken strukturellen Veränderung der physikalischen und chemischen Struktur. Mit Hilfe eines Drahtnetzreaktors kann die Flüchtigenfreisetzung/Pyrolyse in einem Flugstromreaktor unter hohen Heizraten bis zu 5000 K/s nachgebildet werden. Ziel dieser Arbeit ist ein tiefes Verständnis der Struktur-Reaktivitäts-Beziehungen unter Flugstrombedingungen. Hierbei sollen Pyrolyseversuche bei Bedingungen von bis zu 1200 °C und 20 bar durchgeführt und ausgewertet werden. Der resultierenden Biokoks ist anschließend mit Charakterisierungsmethoden wie XRD, FTIR, Raman, usw. eingehend zu analysieren. Dabei sind die Einflüsse der Temperatur, des Druck und der Haltezeit auf die Struktur zu bestimmen. Zudem ist die Koksreaktivität in der O2/CO2/H2O-Vergasung mittels Thermogravitmetrie zu ermitteln und anhand der Charakterisierungsergebnisse zu interpretieren.

Arbeitspakete:
– Literaturstudie zur Erzeugung von Synthesegas und Struktur-Reaktivitäts-Beziehungen von Pyrolysekoksen
– Durchführung und Auswertung von Pyrolyseversuchen (Drahtnetzreaktor)
– Strukturelle Charakterisierung des resultierende Kokse (XRD, FTIR, Raman, Chemisorption, SEM-EDX, …)
– Reaktivitätsuntersuchungen in einer Thermowaage (TGA)
– Dokumentation der Arbeiten

Kontaktperson: Weiss Naim, M. Sc., weiss.naim[ät]tum.de

Link: https://www.fsmb.de/fsmb/service/basama-hiwi/entry/18969/