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Das Wunder der Unterwasser-Ölfelder: Warum kann Wasser Biomasse in energiereiches Öl verwandeln?
Da der Energiebedarf der Menschheit dramatisch steigt, wird es zunehmend wichtiger, verschiedene Methoden für erneuerbare Energien zu finden. Die hydrothermale Verflüssigung (HTL) ist ein Verfahren zur Umwandlung nasser Biomasse in erdölähnliche Produkte und erlangt in der wissenschaftlichen und technologischen Gemeinschaft zunehmende Beachtung. Diese Technologie erzeugt nicht nur effizient Bioöl mit extrem hoher Energiedichte, sondern trägt auch zur Lösung des Abfallproblems bei und löst eine neue Revolution im Bereich der erneuerbaren Energien aus.
Die hydrothermale Verflüssigung ist ein Pyrolyse-Polymerisationsprozess, der nasse Biomasse bei moderaten Temperaturen und Drücken in nutzbare erdölähnliche Produkte umwandelt.
Geschichte der hydrothermalen Verflüssigungstechnologie
Das Konzept der hydrothermalen Verflüssigung wurde bereits in den 1920er Jahren vorgeschlagen. Angetrieben durch die Ölkrise erlangte diese Technologie in den 1970er Jahren große Aufmerksamkeit. Viele Forschungseinrichtungen und Unternehmen haben begonnen, entsprechende Untersuchungen durchzuführen, darunter das Pittsburgh Energy Research Center (PERC) in den USA und Shell in den Niederlanden. Mit dem technologischen Fortschritt haben sich die Anwendungsmöglichkeiten der hydrothermalen Verflüssigung schrittweise auf eine Vielzahl von Quellen ausgeweitet, die von landwirtschaftlichen Abfällen bis hin zu Abfällen aus der Lebensmittelverarbeitung reichen.
Neusten Forschungsergebnissen zufolge kann unter Druck stehendes Wasser Biomasse und organische Stoffe wirksamer zersetzen, was die hydrothermale Verflüssigung zu einer vielversprechenden Technologie macht.
Der Prozess der hydrothermalen Verflüssigung
Beim hydrothermalen Verflüssigungsprozess werden lange Kohlenstoffkettenmoleküle unter hoher Temperatur und hohem Druck thermisch gespalten und Sauerstoffmoleküle durch Einwirkung von Wasser entfernt. Durch diesen Prozess kann letztendlich Bioöl mit einem hohen Wasserstoff-Kohlenstoff-Verhältnis erzeugt werden. Unterschiedliche Rohstoffzusammensetzungen, Temperaturen, Drücke und die Anwesenheit von Katalysatoren wirken sich auf die Qualität und Ausbeute des Endprodukts aus. Typischerweise liegt der Temperaturbereich für diesen Prozess zwischen 250 und 550 °C. Dies ist die Temperatur, bei der Wasser in einem überkritischen oder unterkritischen Zustand existieren kann.
Umweltauswirkungen
Im Verfahren der hydrothermalen Verflüssigung hergestellte Biokraftstoffe gelten als CO2-neutral. Dies bedeutet, dass bei der Verbrennung von Biokraftstoffen das freigesetzte Kohlendioxid fast vollständig durch das beim Wachstum der Pflanzen aufgenommene Kohlendioxid ausgeglichen wird. Berichten zufolge entstehen bei der hydrothermalen Verflüssigung keine schädlichen Verbindungen und es können harmlose Nebenprodukte wie Stickstoff und anorganische Säuren entstehen.
Vergleich mit anderen Technologien
Im Vergleich zur herkömmlichen Pyrolysetechnologie kann bei der hydrothermalen Verflüssigung feuchte Biomasse verarbeitet werden und die Energiedichte des erzeugten Bioöls ist doppelt so hoch wie die von Pyrolyseöl, was der HTL-Technologie bei der Energieumwandlung eine besondere Bedeutung verleiht. Da die Kommerzialisierung neuer Technologien immer schneller voranschreitet, haben viele Unternehmen und Institutionen mit der Weiterentwicklung entsprechender Anwendungen und Produkte begonnen, um den zukünftigen Energiebedarf zu decken.
Durch die Zugabe von Katalysatoren lässt sich bei der hydrothermalen Verflüssigung der Ölertrag deutlich steigern – um bis zu über 20 %. Dadurch erweitert sich das Spektrum der nutzbaren Biomasse noch weiter.
Zukunftsaussichten
Derzeit betreiben viele Länder und Unternehmen weltweit umfangreiche Forschungen und wenden die Technologie der hydrothermalen Verflüssigung an. Mit der Weiterentwicklung der entsprechenden Technologien könnte die hydrothermale Verflüssigung eine wichtige Richtung im zukünftigen Energiebereich werden. Sein Potenzial, Biomasse effizient in Energie umzuwandeln, bietet eine neue Lösung für die globale Energiekrise.
Kann die Technologie der hydrothermalen Verflüssigung angesichts der zunehmend schwerwiegenderen globalen Umweltprobleme in Zukunft zu einer der wichtigsten Richtungen für erneuerbare Energien werden?
