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Synthesegas-Bioraffinerie: Untersuchung der Koksstruktur während der Biomasse-Flugstromvergasung

Kurzbeschreibung: Circular Economy, Synthesegas-Bioraffinerie, Biomassepyrolyse /-vergasung, Experimentelle Versuche, Charakterisierung der Koksstruktur

Beschreibung: 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 Koksstruktur von großer Bedeutung, welche stark von den pyrolytischen Reaktionsbedingungen abhängt. 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 die Aufdeckung der Koksstruktur unter Flugstrombedingungen. Hierbei sollen Pyrolyseversuche bei Bedingungen von bis zu 1200 °C und 20 bar durchgeführt und ausgewertet werden. Der resultierende Biokoks ist anschließend mit ex-situ Charakterisierungsmethoden wie XRD, ATR-IR, Raman, usw. eingehend zu analysieren. Dabei sind die Einflüsse der Temperatur, des Druck und der Haltezeit auf die Struktur zu bestimmen. 

Arbeitspakete:
– Literaturstudie zur Flugstromvergasung und zur Charakterisierung von Biokokse
– Durchführung und Auswertung von Pyrolyseversuchen im Drahtnetzreaktor
– Strukturelle ex-situ Charakterisierung mittels XRD, ATR-IR, Raman, NMR, SEM-EDX, usw.
– Dokumentation der Arbeiten

Voraussetzungen:
– Spaß an Circular Economy / Nachhaltigkeit
– Spaß an Experimentelle Tätigkeiten
– Selbstständige Arbeitsweise und Eigenverantwortung

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

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