TY - THES

T1 - Hydrothermale Biomasseverflüssigung

AU - Bacher, Stefan

N1 - gesperrt bis 11-02-2021

PY - 2016

Y1 - 2016

N2 - Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der hydrothermalen Verflüssigung von Biomasse, im Speziellen von Mikroalgensuspensionen. Durch dieses Verfahren soll ein Ölprodukt („bio-crude“) für den Einsatz an konventionellen Raffinerien hergestellt werden. Zunächst erfolgt eine Literaturrecherche zum Stand der Technik im Bereich hydrothermaler Verflüssigung von Mikroalgen. Es wird dabei thematisch näher auf die verwendeten Verfahren mit Unterscheidung der Prozessführung in kontinuierliche und diskontinuierliche Betriebsweise eingegangen. Eine Betrachtung von bisher in der Literatur untersuchten Katalysatoren und deren Wirkung in Zusammenhang mit hydrothermaler Verflüssigung ergänzt diese Recherche. Besonderes Augenmerk wird in dieser Arbeit auf mögliche Querverbindungen zur natürlichen Genese von Erdöllagerstätten sowie den bei der Entstehung von natürlichem Rohöl vorherrschenden physikochemischen Umwandlungs- und Transportprozessen gelegt. Informationen über Prozessparameter, Mineralogie und Reaktionsabläufe der natürlichen Rohölbildung im Vergleich zu einem technischen Hydrothermal-Prozess werden anschließend zusammengeführt. In zwei Versuchsreihen erfolgt die Untersuchung von prozesstechnischen Parametern und verschiedenen Katalysatoren. Dabei wird ein 600 ml Autoklav im Batchbetrieb verwendet. Temperaturen von 275 bis 350 °C werden untersucht. Darüber hinaus werden die Algenstämme Spirulina und Scenedesmus verglichen. Als heterogene Katalysatoren werden Montmorillonit und ZSM-5 Zeolith eingesetzt. Das erhaltene „bio-crude“ sowie die im HTL-Prozess gebildeten Gase werden quantitativ und qualitativ untersucht (Elementaranalysen, Heizwerte, GC-MS, Gasanalyse mittels FTIR, Massenbilanzen). Es konnten Ausbeuten bis maximal 45 % der eingesetzten, getrockneten Algenbiomasse und ein maximaler Heizwert des erhaltenen bio-crude von 44,5 MJ/kg festgestellt werden.

AB - Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der hydrothermalen Verflüssigung von Biomasse, im Speziellen von Mikroalgensuspensionen. Durch dieses Verfahren soll ein Ölprodukt („bio-crude“) für den Einsatz an konventionellen Raffinerien hergestellt werden. Zunächst erfolgt eine Literaturrecherche zum Stand der Technik im Bereich hydrothermaler Verflüssigung von Mikroalgen. Es wird dabei thematisch näher auf die verwendeten Verfahren mit Unterscheidung der Prozessführung in kontinuierliche und diskontinuierliche Betriebsweise eingegangen. Eine Betrachtung von bisher in der Literatur untersuchten Katalysatoren und deren Wirkung in Zusammenhang mit hydrothermaler Verflüssigung ergänzt diese Recherche. Besonderes Augenmerk wird in dieser Arbeit auf mögliche Querverbindungen zur natürlichen Genese von Erdöllagerstätten sowie den bei der Entstehung von natürlichem Rohöl vorherrschenden physikochemischen Umwandlungs- und Transportprozessen gelegt. Informationen über Prozessparameter, Mineralogie und Reaktionsabläufe der natürlichen Rohölbildung im Vergleich zu einem technischen Hydrothermal-Prozess werden anschließend zusammengeführt. In zwei Versuchsreihen erfolgt die Untersuchung von prozesstechnischen Parametern und verschiedenen Katalysatoren. Dabei wird ein 600 ml Autoklav im Batchbetrieb verwendet. Temperaturen von 275 bis 350 °C werden untersucht. Darüber hinaus werden die Algenstämme Spirulina und Scenedesmus verglichen. Als heterogene Katalysatoren werden Montmorillonit und ZSM-5 Zeolith eingesetzt. Das erhaltene „bio-crude“ sowie die im HTL-Prozess gebildeten Gase werden quantitativ und qualitativ untersucht (Elementaranalysen, Heizwerte, GC-MS, Gasanalyse mittels FTIR, Massenbilanzen). Es konnten Ausbeuten bis maximal 45 % der eingesetzten, getrockneten Algenbiomasse und ein maximaler Heizwert des erhaltenen bio-crude von 44,5 MJ/kg festgestellt werden.

KW - hydrothermale Biomasseverflüssigung

KW - Mikroalgen

KW - bio-crude

KW - natürliche Erdölgenese

KW - hydrothermal biomass liquefaction

KW - microalgae

KW - bio-crude

KW - natural crude oil formation

M3 - Masterarbeit

ER -