Durch Rösten hergestellte Biokraftstoffe
Durch Rösten, das Verfahren zum Rösten von Kaffeebohnen, könnte der Energiegehalt der wichtigsten Energiepflanzen Großbritanniens um bis zu 20% erhöht werden. In der Tat haben Wissenschaftler der Fakultät für Ingenieurwissenschaften der Universität Leeds das Verhalten von Pflanzen untersucht, die speziell zur Energieerzeugung kultiviert wurden, nachdem sie geröstet wurden.
Das Rösten ist ein milder pyrolytischer Prozess, der unter inerten Bedingungen durchgeführt wird, der Feuchtigkeit extrahiert, eine teilweise endotherme Zersetzung der Zellwände verursacht und die chemische Struktur von Biomassepolymeren verändert. Dieses Verfahren hat den Vorteil, ein festes Produkt zu schaffen, das leichter zu lagern, zu transportieren und zu zerkleinern ist als Rohbiomasse. Es verbessert auch die Eigenschaften von Biomasse in Bezug auf thermochemische Behandlungstechniken zur Energieerzeugung (z. B. Verbrennung, Mitverbrennung mit Kohle oder Vergasung).
Die Leeds-Forscher untersuchten daher das Rösten von zwei Energiepflanzen (Kanariengras und schnell wachsende Weidenbestände) und einem landwirtschaftlichen Rückstand (Weizenstroh) unter Wasserstoff. Um den Prozess für die drei Brennstoffe zu optimieren, wurden unterschiedliche Röstbedingungen angewendet. Dem Fortschritt des Röstens folgte auch eine chemische Analyse (Elemente Kohlenstoff, Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff und Asche): Die Forscher konnten beobachten, dass die Eigenschaften von Biokraftstoffen denen von Kohlen mit niedrigem Rang ähnelten. Darüber hinaus zeigen die Ergebnisse der Analysen, dass die flüchtige Verbindung der Biomasse sowohl reduziert als auch verändert ist: Die Wissenschaftler erhalten daher ein thermisch stabileres Produkt, das durch größere Reaktionswärmen während der Verbrennung gekennzeichnet ist. Das Brennverhalten von rohen und gerösteten Pflanzen wurde durch Differentialthermoanalyse und im Fall von Weiden durch Suspendieren einzelner Partikel in einer Methan-Luft-Flamme und Verfolgen des Verbrennungsprozesses per Video untersucht.
Die erhaltenen Ergebnisse zeigten, dass die behandelten Pflanzen weniger Zeit und Energie benötigten, um die Zündtemperatur zu erreichen, aber auch, dass sie während der Verbrennung erhöhte Energieerträge hatten. Insbesondere Weide hat die interessantesten Eigenschaften gezeigt: Es ist die Pflanze, die beim Rösten das Maximum ihrer Masse beibehält und die besten Energieerträge erzielt. Der Energieertrag betrug bis zu 86%, verglichen mit 77% für Weizenstroh und 78% für Kanariengras. Schließlich entzündet sich geröstete Weide, wenn sie einer Methan-Luft-Flamme ausgesetzt wird, schneller, wahrscheinlich laut den Forschern, weil sie sich aufgrund ihres geringen Feuchtigkeitsgehalts schneller erwärmt. Geröstete Partikel beginnen auch schneller mit der Verbrennung von kohlenstoffhaltigen Rückständen als rohe Weidenpartikel, obwohl diese Verbrennung für geröstete Partikel langsamer ist.
Laut den Leeds-Forschern wird das Rösten in Großbritannien derzeit weder im Agrar- noch im Energiesektor eingesetzt, obwohl die Methode viele Vorteile hat, und zwar nicht nur in Bezug auf Lager. Dies ist daher ein Bereich, den sie weiter erforschen möchten.
Ihre Arbeit wurde bisher vom Supergen Bioenergy-Konsortium unterstützt.
Quelle BE UK