Pyrolyse bedeutet die thermische Zersetzung organischer Materialien in Abwesenheit von Sauerstoff oder anderer Reaktionspartner.
Die Pyrolyse findet in hermetisch abgedichteten, indirekt beheizten Drehrohröfen statt, welche den Rohstoff thermisch zersetzen, homogenisieren und in Gas und Kohle umwandeln. Dampf oder inerte Gase können dem Pyrolysereaktor zugegeben werden, was gebräuchlich ist um eine Polymerisation der kurzkettigen Reaktionsprodukte zu minimieren.
Bei den üblichen Prozesstemperaturen findet der Wärmeaustausch durch Strahlung statt. Daher können bei gleicher Baugrösse deutlich höhere Durchsätze erreicht werden, als bei der Torrefikation oder NTK.
Das heisse Pyrolysegas wird klassischerweise verbrannt und beheizt einen Dampfkessel. Je nach Drehrohr-Prozessparametern können aber bei der Abkühlung des Pyrolysegases erhebliche Mengen an Kondensat anfallen.
Namensherkunft
Pyro = Feuer; korrekter ist aber der Begriff Thermo = Wärme
Zielsetzung
Bei der Pyrolyse bzw. Thermolyse sollen möglichst alle Kohlenstoffverbindungen gecrackt werden, um vorzugsweise Kohlenmonoxid und Wasserstoff zu erhalten.
Dieses wird allerdings erst bei Prozesstemperaturen von über 800 ºC erreicht. Bei den üblichen niedrigeren Temperaturen finden vielfältige Crackprozesse statt, aber auch neue Verbindungen werden hergestellt. Je nach Prozesstemperaturen können dann deutlich mehr kondensierbare Öle bzw. nichtkondensierbares Permanentgas erzeugt werden.
Je nach Zielsetzung spricht man dann von Torrefizierung, NTK, Carbonisierung, Pyrolyse/Thermolyse oder Vergasung. Die Übergänge sind fliessend, aber alle diese Prozesse können prinzipiell im gleichen Drehrohr durchgeführt werden, daher ist das Drehrohr sehr universell einsetzbar!
Anwendungen
Recycling von Altreifen
Altreifen besitzen sehr viel chemisch gebundene Energie.
Bei der Pyrolyse von Altreifen erhält man: Gas und Öl mit sehr gutem Heizwert, Koks und Stahl.
Die Anteile der resultierenden Pyrolyseprodukte hängen von den Prozessparametern ab - hauptsächlich von der Temperatur.
Das hochwertige Pyrolysegas kann als Energiequelle für die Pyrolyse genutzt werden. Das Pyrolyseöl besitzt ähnliche Eigenschaften wie Heizöl und kann mit Dieselkraftstoff vermischt werden oder auch in Reinform als Brennstoff verkauft werden. Der verbleibende Pyrolysekoks kann nach weiterer Behandlung als Russersatz oder Adsorptionsmittel Anwendung finden.
Klärschlamm
Oft wird die Effizienz der Klärschlammpyrolyse diskutiert. Fakt ist: Je besser der Klärschlamm vorgetrocknet ist, desto energetisch effizienter ist die eigentliche Pyrolyse.
Ebenso ist es energetisch von Vorteil unausgefaulten Klärschlamm einzusetzen, der einen fast doppelt so hohen Energiegehalt aufweist, wie der Restschlamm aus den Faultürmen.
Bodenreinigung
Boden, der mit Öl, Kohlenwasserstoffen, Dioxinen, Furanen oder Quecksilber kontaminiert ist, kann durch Pyrolyse gereinigt werden.
Für diese Anwendung können sowohl direkt wie auch indirekt beheizte Öfen verwendet werden.
Die flüchtigen Anteile werden in Dampf umgewandelt, welcher in einer nachgeschalteten Brennkammer verbrannt wird.
Vergleichen mit einem direkt beheizten Ofen produziert ein indirekt beheiztes Drehrohr weitaus weniger Prozessgas, wodurch die Kosten für die Rauchgasreinigung minimiert werden. Die Kosten für die Heizvorrichtungen sind hier aber teurer.
Quecksilber muss mit einem speziell abgestimmten Reinigungsprozess aus dem Rauchgas abgeschieden werden.
Dioxine und Furane zersetzen sich in Abwesenheit von Sauerstoff bei ca. 500ºC - deswegen kann hier ausschliesslich indirekt beheizt werden.
Pyrolyse von Biomasse
Biomasse mit hohem Heizwert kann pyrolisiert werden um Öl zu erzeugen.
Die gebräuchlichste Anwendung für Rapssaat, Holz, Stroh oder andere sogenannte Energiepflanzen ist die "Flash-Pyrolyse", was bedeutet, dass die Wärmeübertragung maximiert und die Verweilzeit minimiert wird.
Pyrolyse von Abfall
Abfall mit einem hohen Heizwert ist zu Schade für die klassische Müllverbrennung und sollte pyrolisiert werden.
Aufgrund des hohen Heizwertes wird diese Abfallfraktion auch als Ersatzbrennstoff, refuse-derived fuel (RDF) oder solid recovered fuel (SRF) bezeichnet.
Im Vergleich zu der klassischen Müllverbrennung findet das oben beschriebene Verfahren bei weitaus tieferen Temperaturen statt und verursacht beträchtlich weniger Schadstoffe wie beispielsweise Stickoxide (NOx).
Im Gegensatz zur klassischen Müllverbrennung ist keine Entstehung nennenswerter Mengen an Dioxinen und Furanen zu befürchten.
Deshalb ist der Aufwand der Rauchgasreinigung von Kraftwerken, die auf Pyrolyse basieren, minimiert.
