Koks oder andere kohlenstoffreiche organische Feststoffe reagieren bei hohen Temperaturen mit Wasserdampf zu Kohlenmonoxid und Wasserstoff.
Das erzeugte Gas, welches auch als Synthesegas bezeichnet wird, ist brennbar und wird häufig als Brennstoff oder als Zwischenprodukt bei der Herstellung von Chemikalien verwendet.
Im einfachen direkten Verfahren wird Luft zugeführt, um über eine teilweise Verbrennung die benötigte Wärme zu erzeugen. Ideal ist die Verwendung von (teuren) Sauerstoff, um unerwünschte Stickoxide zu vermeiden und die Gasqualität nicht zu verringern.
Anwendung: Aktivierung
Bei Temperaturen unterhalb von 1000°C, aber oberhalb von 600°C findet bei Hinzufügen von Wasserdampf eine (teilweise) Vergasung statt. Hier werden vereinzelt Kohlenstoffatome aus dem Gitter herausgelöst und so die aktive Oberfläche vergrössert.
Bei Temperaturen von 800°C werden nur ca. 30% des Kohlenstoffes umgewandelt, aber die Oberfläches des Aktivats erhht sich auf ca. 300 - 400 m²/gramm.
Anwendung: Synthesegasherstellung
Im Gegensatz zur Aktivierung wird der Hauptaugenmerk auf die vollständige Umwandlung des Kohlenstoffes gelegt, so dass als Austragprodukt nur noch Asche übrig bleibt.
Diese reine Synthesegas kann dann zu Methan weiterverarbeitet werden und anschliessend im Fischer-Tropsch-Verfahren zu längerkettigen Stoffen gewandelt werden.
Carbon Recovery Unit (direktes Drehrohrverfahren)
In den festen Rückständen einer Müllpyrolyse ist oft noch viel chemisch gebundene Energie enthalten. Diese Energie kann mit einer so genannten "Carbon Recovery Unit" (CRU) genutzt werden. Die Kohlevergasung findet in einem Drehrohrofen statt. Luft und Wasserdampf müssen im richtigen Verhältnis dosiert werden um die Kohle auf ca. 900°C zu erhitzen. Die exotherme Reaktion des Luftsauerstoffs mit dem Kohlenstoff wird von der endothermen Reaktion des Wasserdampfs mit dem Kohlenstoff kompensiert.
Das sogenannte Boudouard Gleichgewicht, welches die Zusammensetzung des Gases beschreibt, wird von der Temperatur und dem Sauerstoffgehalt beeinflusst.
Das erhaltene Synthesegas wird typischerweise in einer nachgeschalteten Brennkammer verbrannt. Die Wärmeenergie des Rauchgases wird in weiteren Verfahrensschritten in elektrische Energie umgewandelt.
indirektes Drehrohrverfahren
Beim indirekten (DGE-)Verfahren wird die benötigte Wärme für die Synthesegasreaktion nur über die Drehrohrmantel übertragen. Damit erhält man ein nahe zu reines Synthesegas, welches als Grundstoff für die chemische Industrie genutzt werden kann.
Wirbelschicht
Der erzeugte Thermolyse-/Pyrolyse-Koks is feinkörnig und enthält ein Minimum an Chlor und Schwefel. Aus diesem Grund ist ein ein ideales Material für die Wirbelschicht.
Die für die Wirbelschicht benötigte Wärme kann aus dem Abgas der Thermolyse gewonnen werden.
