MOE-Fellowship: Bilyana Dragomirova Genova

Mechanistische Untersuchungen zur hydrothermalen Karbonisierung von Biomasse zu „Bio-Kohle“ im HinblDer Energiebedarf wächst ständig während jedoch die fossilen Energieträger wie Erdöl, Kohle und Gas verknappen. Ferner steht deren Verwendung im Verdacht einen dramatischen Anstieg der CO2 – Konzentration in der Atmosphäre hervorzurufen und dementsprechend zum Treibhauseffekt beizutragen. Neben Sonnenenergie, Wind – oder Wasserkraft zählt die energetische Nutzung von Biomasse zu den alternativen Strategien. Ein Vorteil gegenüber den anderen alternativen Technologien besteht darin, dass die Biomasse bedarfsorientiert eingesetzt werden kann. Schließlich könnte sie zu ca. 10 % des Primärenergiebedarfs Europas beitragen. Dieses Potential gilt es möglichst gut auszunutzen.Die Energieerzeugung aus Biomasse im Vergleich zu fossilen Energieträgern bietet einen Weg zur Verringerung der Emission von Treibhausgasen, da bei der Biomasseverbrennung lediglich so viel CO2 entsteht, wie zuvor beim Pflanzenwachstum assimiliert wurde. Die in der Biomasse enthaltene Energie kann durch verschiedenes Verfahren in höherwertige Energieträger wie Gas (CH4 , CO und H2 ), Öl und Kohle umgewandelt werden. Eines der Verfahren die auf Kohle als Hauptprodukt zielen ist die hydrothermale Karbonisierung (engl. Hydro Thermal Carbonization, HTC). Die durch die hydrothermale Karbonisierung erhaltene Kohle weist einen hohen Kohlenstoffanteil und einen erhöhten Heizwert gegenüber der eingesetzten Biomasse auf und ist in diesen Eigenschaften vergleichbar mit Braunkohle. Unter energetischer Ansicht stellt die Verwendung der Biokohle eine Alternative zu konventionellen Brennstoffen dar und ist zudem umweltfreundlich, weil bei der Verbrennung keine Treibhausgase aus fossilen Quellen freigesetzt werden.ZieleIm Rahmen des Forschungsvorhabens sollen neben Experimenten mit Biomasse wie Stroh, Gras und Holz vorwiegend mechanistische Untersuchungen durchgeführt werden. Hierbei soll zunächst die schnelle Bildung der Bio-Kohle aus Lignin und Zellulose betrachtet werden. Dafür sollen auch Modellsubstanzen wie etwa kommerzielle Fichten-Zellulose und Kraft-Lignin herangezogen werden. In Bezug auf den allmählichen Aufbau des Feststoffs sollen weitere Schlüsselmoleküle in der Reaktionslösung und die entsprechenden Reaktionspfade identifiziert werden. Schließlich können mit Hilfe dieser Ergebnisse globalkinetische Parameter wie die Aktivierungsenergie des Feststoffaufbaus abgeschätzt werden.