Labor für Hydrothermale Karbonisierung

Einführung

Schon ab 1911 untersuchte F. Bergius, unterstützt durch seine Mitarbeiter H. Specht und J. Billwiller, den geologischen Vorgang der Kohlebildung im Labor. Grundlage dieser Arbeiten war die Theorie, dass sich aus pflanzlichen Substanzen in wässriger Umgebung und unter Sauerstoffabschluss über einen langen Zeitraum thermodynamisch bedingt selbständig Kohle bildet. Um diese Vorgang zu untersuchen, wurde der Faktor Temperatur in Versuchen schrittweise erhöht um die Reaktion der „Inkohlung“ zu beschleunigen. Auf diese Weise gelang es Bergius in kleinen Reaktoren unter Luftabschluss und in Anwesenheit von Wasser braunkohleähnliche Substanzen zu erzeugen und dies in einem Bruchteil der Zeit, die die Natur für diesen Vorgang benötigt (Bergius 1913, Bergius 1928).

Die Hydrothermale Karbonisierung (HTC) oder Inkohlung bildet den natürlichen Kohlegestehungsprozess nach. Bei einer Temperatur um 200°C und einem Druck zwischen 20 und 35 bar wird unter Luftabschluss und Zugabe von Katalysatoren Biomasse innerhalb weniger Stunden dehydriert. Dabei werden von einem beispielhaften Kohlehydratmolekül fünf H 2O Gruppen unter Energieabgabe abgespalten:
C6(H2O)6 --> C6(H2O) + 5 H2O + 1105 kJ/mol

Das Reaktionsprodukt ist ein Kohleschlamm, der sich aufgrund seiner feinen Partikelstruktur mechanisch ausgezeichnet auf bis zu 80% Trockensubstanzgehalt (TS) entwässern lässt. Die entstandene Biokohle kann nach einer abschließenden Trocknung, entsprechend der weiteren Ver wendung sowohl blasfähig oder in Form von Pellets zur Verfügung gestellt werden. Sie hat Eigenschaften, die mit fossiler Kohle vergleichbar sind.
Die HTC läuft ohne Abgabe schädlicher Klimagase ab und erhält nahezu den gesamten in der Biomasse enthaltenen Kohlenstoff. Da weiterhin bei der Verbrennung dieser Biokohle nur die Menge CO2 freigesetzt wird, die zuvor während der Wachstumsphase der Biomasse dem Klimakreislauf entzogen wurde, handelt es sich dabei um einen regenerativen, CO2-neutralen Energieträger.
Durch die Karbonisierung wird der Brennwert gegenüber dem Ausgangsstoff deutlich erhöht. typische Brennwerte sind in der folgenden Tabelle dargestellt:

Standort des Labors

 Gebäude: 9926, Raum 136

Laborleiter

 

Prof. Dr.-Ing. Dipl. Phys.
Michael Bottlinger

Mechanische Verfahrenstechnik

+49 6782 17-1120

+49 6782 17-1317

m.bottlinger@umwelt-campus.de

Gebäude: 9917 Raum: 011

Prof. Dr. rer. nat. Dipl.-Geol. Heike Bradl

Umweltgeotechnik

+49 6782 17-1197

+49 6782 17-1317

h.bradl@umwelt-campus.de

Gebäude: 9925 Raum: 120