Was ist Lignocellulose-Biomasse

Der Begriff „Lignocellulose-Biomasse" bezeichnet jedes organische Material pflanzlichen Ursprungs, dessen Strukturgerüst aus drei Hauptpolymeren besteht: Cellulose, Hemicellulose und Lignin. Diese drei Komponenten bilden die Zellwände aller holzigen und halbholzigen Gewebe: Stämme, Äste, Blätter, Stiele, Schalen, Kerne.

Sie ist die häufigste Form erneuerbarer Biomasse auf dem Planeten: Jedes Jahr bindet die Photosynthese etwa 120 Milliarden Tonnen Kohlenstoff in lignocellulosischer Form. Der tatsächlich für Energie genutzte Anteil ist minimal; der Rest zersetzt sich und gibt den zuvor aufgenommenen Kohlenstoff an die Atmosphäre zurück.

Chemische Zusammensetzung und Vergasungsleistung

Die chemische Zusammensetzung der Biomasse bestimmt direkt die Qualität des erzeugten Synthesegases und der Biokohle:

  • Cellulose (38-50 %) - lineares Glucosepolymer, zersetzt sich bei 315-400 °C und erzeugt hauptsächlich nicht kondensierbare Gase (CO, H₂, CO₂). Ein hoher Cellulosegehalt bedeutet gute Synthesegasausbeute.
  • Hemicellulose (23-32 %) - verzweigtes Polymer aus Pentosen und Hexosen, zersetzt sich bei 220-315 °C. Trägt zur anfänglichen Pyrolysephase mit CO₂, CO, H₂O und leichten Teeren bei.
  • Lignin (15-25 %) - aromatisches Phenolpolymer, zersetzt sich bei 280-500 °C. Es ist die Hauptquelle für schwere Teere, aber auch für Biokohle mit hohem aromatischen Anteil: Je höher der Ligningehalt, desto stabiler und hochwertiger ist die erzeugte BioGS Char.

Der Brennstoff: Pellets aus beliebiger Pflanzenbiomasse

Das BioGS-1.0 wird mit Pellets betrieben; das System ist darauf ausgelegt, Pellets aus jedem pflanzlichen organischen Material zu akzeptieren: landwirtschaftliche Abfälle, Schnittgut, Forstpflegeabfälle, Holzverarbeitungsnebenprodukte, Stiele, Schalen, Kerne.

Die Pellets können pur oder gemischt mit kleinen Mengen Hackschnitzeln, Nussschalen, Kernen und ähnlichen Materialien verwendet werden, sofern die Stückgröße mit dem Beschickungssystem kompatibel ist und die Feuchte in den geforderten Parametern bleibt.

  • Maximale Feuchte: 10 %. Der Vergasungsprozess erfordert trockene Biomasse: Eine Feuchte über 10 % senkt die Temperatur in der Oxidationszone und verschlechtert die Qualität des Synthesegases. Pellets erreichen aufgrund ihrer Natur (durch Trocknen und Warmpressen hergestellt) typischerweise 6-8 % Feuchte und erfüllen diese Anforderung ohne zusätzliche Behandlungen.
  • Granulometrie: Pellets Durchmesser 6-8 mm mit Länge ≤ 40 mm; für Mischungsmaterialien (Hackschnitzel, Kerne, Schalen) wird eine maximale Stückgröße von 20 mm empfohlen. Feinteile (Staub, loses Sägemehl) sind in übermäßigen Mengen zu vermeiden, da sie zu Bettverdichtung im Reaktor führen.
  • Aschegehalt: breite Toleranz dank Open-Core-Geometrie; besondere Aufmerksamkeit ist bei Biomassen mit hohen Silizium- und Kaliumkonzentrationen (Trester, Stroh usw.) geboten, da diese die Ascheschmelztemperatur senken und die Klinkerbildung begünstigen können.
  • Kompatible Biomassearten: Hartholz (Buche, Eiche, Esche, Hainbuche), Weichholz (Tanne, Kiefer, Lärche), landwirtschaftlicher Schnitt (Weinrebe, Olive, Obstbäume), Schalen und Kerne (Haselnuss, Mandel, Walnuss, Olive, Kirsche), Holzverarbeitungsabfälle (Späne, Sägewerksabfälle), industrielle organische Pflanzenabfälle.

Die Harztoleranz ist ein Unterscheidungsmerkmal gegenüber Direktverbrennungsanlagen; trotz der hohen Toleranz gegenüber herkömmlichen Verbrennungssystemen gibt es einige Biomassearten, die ungeeignet sind, wie siliziumreiche Krautpflanzen (Reisschalen, Getreidestroh, Miscanthus): Das Risiko der Klinkerbildung im Reaktor und der glasartigen Verschmutzung am Brenner machen sie mit einem zuverlässigen Betrieb unvereinbar. Für eine vollständige Behandlung des Schadensmechanismus siehe den entsprechenden Artikel: Silizium in Biomasse: das versteckte Risiko für Vergaser.