TY - THES

T1 - Optimierung der Prozessbedingungen für die hydrothermale Umsetzung von Biomassesuspensionen

AU - Janz, Daniel

N1 - gesperrt bis 11-05-2022

PY - 2017

Y1 - 2017

N2 - Die vorliegende Arbeit handelt von der hydrothermalen Biomasseverflüssigung unterschiedlicher Mikroalgenstämme sowie Klärschlamm unter variablen Prozessbedingungen. Zunächst wird der aktuelle Stand der Technik der Erzeugung von Kraftstoffen aus Biomasse erhoben und im Detail beschrieben. Danach werden die theoretischen Grundlagen der hydrothermalen Biomasseverflüssigung erarbeitet, sowie die optimalen Prozessbedingungen anhand von Literaturdaten ermittelt. Im experimentellen Teil der Arbeit erfolgten zunächst mehrere Vorversuche zur Optimierung und Standardisierung von Versuchsaufbau und -durchführung. Anschließend wurden drei Hauptversuchsreihen durchgeführt. Die erste Serie besteht aus Referenzversuchen mit unterschiedlichen Einsatzstoffen (Nannochloropsis- und Chlorella-Algenulver, Spirulina-Algenchips sowie Klärschlamm), anhand derer in den folgenden beiden Versuchsreihen der Einfluss von Gasatmosphäre und Prozessdruck auf die Ölausbeute für diese Materialien untersucht wurde. Alle Versuche wurden in einem Hochdruckautoklaven bei Temperaturen um die 330°C und einer Haltezeit von 10 Minuten durchgeführt. Für die einzelnen Versuche wurden Massenbilanzen zur Bestimmung der bio-crude- und Prozessgasausbeute, sowie des Filterrückstands aus der wässrigen und ölreichen Phase erstellt. Ausgewählte bio-crude Proben und Filterrückstände wurden im Hinblick auf Brennwert und Elementarzusammensetzung untersucht, die Prozessgaszusammensetzung wurde mittels FTIR-Spektrometrie ermittelt. In den Referenzversuchen wurden auf die eingewogene Trockenmasse bezogene Ölausbeuten von 28,3% für Nannochloropsis- sowie 18,3% für Chlorella-Algenpulver erhalten. Sowohl unter Wasserstoffatmosphäre als auch bei höheren Prozessdrücken wurde eine Erhöhung des Filterrückstands der dichlormethanlöslichen Stoffe festgestellt.

AB - Die vorliegende Arbeit handelt von der hydrothermalen Biomasseverflüssigung unterschiedlicher Mikroalgenstämme sowie Klärschlamm unter variablen Prozessbedingungen. Zunächst wird der aktuelle Stand der Technik der Erzeugung von Kraftstoffen aus Biomasse erhoben und im Detail beschrieben. Danach werden die theoretischen Grundlagen der hydrothermalen Biomasseverflüssigung erarbeitet, sowie die optimalen Prozessbedingungen anhand von Literaturdaten ermittelt. Im experimentellen Teil der Arbeit erfolgten zunächst mehrere Vorversuche zur Optimierung und Standardisierung von Versuchsaufbau und -durchführung. Anschließend wurden drei Hauptversuchsreihen durchgeführt. Die erste Serie besteht aus Referenzversuchen mit unterschiedlichen Einsatzstoffen (Nannochloropsis- und Chlorella-Algenulver, Spirulina-Algenchips sowie Klärschlamm), anhand derer in den folgenden beiden Versuchsreihen der Einfluss von Gasatmosphäre und Prozessdruck auf die Ölausbeute für diese Materialien untersucht wurde. Alle Versuche wurden in einem Hochdruckautoklaven bei Temperaturen um die 330°C und einer Haltezeit von 10 Minuten durchgeführt. Für die einzelnen Versuche wurden Massenbilanzen zur Bestimmung der bio-crude- und Prozessgasausbeute, sowie des Filterrückstands aus der wässrigen und ölreichen Phase erstellt. Ausgewählte bio-crude Proben und Filterrückstände wurden im Hinblick auf Brennwert und Elementarzusammensetzung untersucht, die Prozessgaszusammensetzung wurde mittels FTIR-Spektrometrie ermittelt. In den Referenzversuchen wurden auf die eingewogene Trockenmasse bezogene Ölausbeuten von 28,3% für Nannochloropsis- sowie 18,3% für Chlorella-Algenpulver erhalten. Sowohl unter Wasserstoffatmosphäre als auch bei höheren Prozessdrücken wurde eine Erhöhung des Filterrückstands der dichlormethanlöslichen Stoffe festgestellt.

KW - hydrothermale Biomasseverflüssigung

KW - Mikroalgen

KW - Klärschlamm

KW - Biokraftstoffe

KW - hydrothermal liquefaction

KW - microalgae

KW - sewage sludge

KW - biomass derived fuels

M3 - Masterarbeit

ER -