Masterarbeit – Ganzheitliche Betrachtung der Pyrolyse als Verwertungsmethode für biogene Reststoffe
von Apollonia Schmidt in Zusammenarbeit mit dem Umweltzentrum Tübingen e.V.
Zur Erreichung von Klimaschutzzielen werden sowohl alternative Wärme- und Stromerzeugungen als auch Kohlenstoffsenken immer relevanter. Die Pyrolyse verbindet potenziell all diese Ziele.
Die Pyrolyse ist ein Verfahren bei dem biogene Reststoffe bzw. Biomasse unter Sauerstoffabschluss stark erhitzt werden und dabei thermo-chemisch umgewandelt werden. Bei diesem Prozess entsteht Pflanzenkohle, Pyrolysegas und durch Abkühlung des Gases Pyrolyseöl. Je nach Prozesssteuerung und Ausgestaltung der Verfahrenstechnik sind die Anteile der Produkte unterschiedlich verteilt. Bei der langsamen Pyrolyse ist der Prozess auf eine möglichst hohe Pflanzenkohleausbeute ausgelegt. Bei diesem Verfahren wird entstehendes Gas direkt verbrannt und hält dadurch den kontinuierlichen Betrieb der Anlage aufrecht. Dem System muss somit keine weitere externe Energie zugeführt werden. Im Gegenteil, es kann zusätzlich noch überschüssige Wärme des exothermen Prozesses genutzt werden z.B. zum Betrieb von Wärmenetzen. Die Variante mit der Priorität auf die Gasausbeute kann zur Stromproduktion genutzt werden. Das Pyrolyseöl hingegen kann als Rohstoff für die Chemieindustrie relevant sein.
Im Falle der Wärmeversorgung entsteht bei der Pyrolyse von Holz weniger Wärme als bei der direkten Verbrennung. Dafür entsteht ein wertvolles Produkt – die Pflanzenkohle. Da diese zum Großteil aus stabilen Kohlenstoffverbindungen besteht, kann sie als langfristige Kohlenstoffsenke fungieren. Die hohe spezifische Oberfläche führt zu starken Speicherfähigkeiten von Nährstoffen und Wasser, was sie zu einem wertvollen Bodenverbesserer und Düngemittelzusatz macht. Zudem kann sie einen wertvollen Anteil in Substrat für Stadtbäume leisten und deren Austrocknungspotenzial verringern. Neben verschiedenen Nutzungsmöglichkeiten kann die Kohle zusätzlich oder alternativ als Kohlenstoffsenke fungieren. So können Anlagenbetreiber für die Produktion der Pflanzenkohle CO2-Zertifikate verkaufen und somit zusätzlich zur Wärme- und Kohlevermarktung wirtschaftliche Vorteile generieren. Wenn die Kohle als Koksersatz in der Industrie verbrannt wird, wird dadurch fossiler Brennstoff verdrängt, jedoch geht die Kohlenstoffsenke verloren.
Im Rahmen der Masterarbeit, die in Kooperation mit der Universität Tübingen und der Hochschule für Wirtschaft und Umwelt Nürtingen-Geislingen entsteht, soll die Betrachtung der Pyrolyse möglichst ganzheitlich erfolgen. Bei der Bewertung der Eignung verschiedener Inputmaterialien wird daher auch deren derzeitige Verwertung berücksichtigt, um bestehende Nutzungskonkurrenzen zu identifizieren und einzuordnen. Dazu werden Daten vom Landkreis Tübingen analysiert und Experteninterviews geführt. Ebenfalls im Fokus liegen die verschiedenen Nutzungsmöglichkeiten der Kohle inkl. der dazu hilfreichen bzw. nötigen Zertifizierungen. Als Praxisbeispiele werden der Kastanienhof in Bodelshausen und weitere Pyrolysekraftwerke in Baden-Württemberg dargestellt.