Language
Country/Area
No result found
Wie stellt man Öl bei 200 Grad C her? Enthüllung des zweistufigen Prozesses eines US-Patents von 1939!
Angesichts der heutigen Nachfrage nach erneuerbarer Energie ist die Frage, wie Biomasse effektiv in nutzbaren Brennstoff umgewandelt werden kann, zu einem heißen Forschungsthema geworden. Die hydrothermale Verflüssigung (HTL) ist ein Pyrolyseverfahren, mit dem feuchte Biomasse in erdölähnliche Produkte umgewandelt werden kann, was insbesondere in Zeiten der Energiekrise von Bedeutung ist. Im Jahr 1939 wurde im US-Patent 2.177.557 ein zweistufiger Prozess beschrieben, der der Schlüssel zur Umwandlung von Biomasse in Öl sein könnte.
Dieser Prozess zeigt, wie Wasser und hoher Druck die Umwandlung organischer Stoffe effizienter machen können und bietet so eine mögliche Lösung für eine Zukunft mit sauberer Energie.
Grundlegende Konzepte der hydrothermalen Verflüssigung
Die hydrothermale Verflüssigung ist ein Pyrolyseprozess, der bei hohem Druck und mittlerer Temperatur durchgeführt wird, um Biomasse durch thermochemische Umwandlung in Rohöl mit hoher Energiedichte umzuwandeln. Sein Funktionsprinzip besteht darin, den überkritischen oder unterkritischen Zustand von Wasser zu nutzen, um die Umwandlung von Biomasse zu fördern. Das erzeugte Öl enthält einen Heizwert von bis zu 33,8-36,9 Megajoule pro Kilogramm und hat eine niedrige Viskosität und hohe Löslichkeit, die verwendet werden kann als a) Der Kraftstoff kann weiter zu Diesel, Benzin und anderen Kraftstoffen aufgewertet werden.
Der zweistufige Prozess im Jahr 1939
Im Jahr 1939 begann mit der Veröffentlichung eines US-Patents das Grundkonzept der hydrothermalen Verflüssigung Gestalt anzunehmen. Das im Patent beschriebene Verfahren umfasst zwei Hauptphasen: In der ersten Phase wird eine Mischung aus Wasser, Holzspänen und Calciumhydroxid auf eine Temperatur zwischen 220 und 360 Grad Celsius und einen Druck erhitzt, der über dem gesättigten Wasserdampfdruck liegt. Der Hauptzweck dieses Prozesses besteht in der Herstellung von „Öl und Alkohol“. In der zweiten Phase erfolgt eine „Trockendestillation“ zur Herstellung verschiedener „Öle und Ketone“, allerdings wurden die genauen Temperatur- und Druckbedingungen nicht bekannt gegeben.
Dieser zweistufige Prozess legte den Grundstein für die zukünftige hydrothermale Verflüssigungstechnologie und weckte während des Ölembargos der 1970er Jahre weiteres Forschungsinteresse.
Geschichte der hydrothermalen Verflüssigung
Die Idee, mit Hilfe von heißem Wasser und alkalischen Katalysatoren aus Biomasse Erdöl herzustellen, gibt es bereits seit den 1920er Jahren. Mit der Ölkrise in den 1970er Jahren begannen viele Forschungseinrichtungen, diesen Bereich zu erforschen. Auch das Alberta Energy Research Centre und andere Institutionen wie Shell Oil haben großes technisches Interesse gezeigt.
Der Prozess der chemischen Reaktion
Beim hydrothermalen Verflüssigungsprozess werden lange Kohlenstoffkettenmoleküle thermischen Crackreaktionen unterzogen und Sauerstoffelemente werden durch Dehydratisierungs- und Decarboxylierungsreaktionen entfernt, wodurch letztendlich Bioöl mit einem hohen Wasserstoff-Kohlenstoff-Verhältnis entsteht. Solche chemischen Reaktionen hängen nicht nur von Temperatur und Druck ab, sondern auch von der Zusammensetzung der Rohstoffe, der Reaktionszeit und dem Einsatz von Katalysatoren.
Umweltbelastung und Energierückgewinnung
Durch hydrothermale Verflüssigung hergestellte Biokraftstoffe sind CO2-neutral, das heißt, dass sie bei ihrer Verbrennung keinen nennenswerten CO2-Ausstoß in die Umwelt verursachen. Dies ist viel weniger als die Kohlenstoffemissionen aus herkömmlichen fossilen Brennstoffen. Darüber hinaus entstehen bei dem Verfahren keine schädlichen Nebenprodukte, was es zu einer relativ sauberen Energieoption macht.
Fazit und zukünftige Herausforderungen
Die Entwicklung der hydrothermalen Verflüssigungstechnologie stellt einen nachhaltigen Weg zur Energieerzeugung dar und könnte tiefgreifende Auswirkungen auf die zukünftige Energiestruktur haben. Die Frage, ob es im großen Maßstab kommerzialisiert werden kann, stellt jedoch eine enorme Herausforderung für Wissenschaft, Technologie, Wirtschaft und Politik dar. Wird die heutige Technologie in der Lage sein, unseren zukünftigen Energiebedarf zu decken?
