Pyrolyse: Effizienz und Umweltorientiertheit

Der Begriff Pyrolyse setzt sich aus den griechischen Worten pyr (Feuer) und lysis (Auflösung) zusammen. Dabei ist von der thermischen Spaltung chemischer Verbindungen die Rede. In dem Zusammenhang wird durch teils extrem hohe Temperaturen ein so genannter Bindungsbruch innerhalb großer Teilchen bzw. Moleküle erzwungen.

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Üblicherweise erfolgt dies unter Ausschluss von Sauerstoff vor dem Hintergrund, die Verbrennung zu umgehen. Diesbezüglich rückt auch die Begrifflichkeit der Verschwelung in den Fokus. Je nach Art der durchgeführten Pyrolyse kommen Dehydratisierungs- oder Dehydrierungspräparate zum Einsatz. Noch bis vor wenigen Jahren lag das Augenmerk in Industrie und Wirtschaft auf der so genannten trockenen Destillation mit Hilfe von Brenztraubensäure, Brenzschleimsäure oder Brenzcatechin. Daher lautete die frühere Bezeichnung für Pyrolyse unter anderem auch Brenzen.

Der Unterschied zwischen Pyrolyse und Vergasung

Häufig treten die Begriffe Pyrolyse und Vergasung gemeinsam auf. So handelt es sich bei der Vergasung um einen Vorgang, bei welchem unter Zugabe eines Vergasungsmittels – meist Luft, Dampf oder Sauerstoff – der vollumfängliche organische Gehalt eines bestimmten Stoffes in ein gasförmiges Material umgewandelt wird. Lediglich Schlacke oder mineralische Asche bleibt im Nachgang zurück. Der Feststoff oxidiert zu Kohlenmonoxid und wird damit nur zum Teil verbrannt.

Bei der Pyrolyse bleibt neben den mineralischen Segmenten auch fester Kohlenstoff zurück. Dieser Ausschuss wird – sofern ein nennenswerter Kohlenstoffgehalt vorhanden ist – in Fachkreisen Pyrolysekoks genannt.

Man unterscheidet die direkte und die indirekte Pyrolyse. Bei Ersterer wird das zu pyrolisierende Material durch Verbrennungsgase erhitzt. Das bedeutet, dass die Pyrolyse die jeweils erforderliche Hitze bzw. Wärmeenergie aus dem Pyrolysematerial selbst gewinnen kann. Wissenswert ist dabei außerdem, dass die Reaktionstemperatur durch die Zufuhr von Luft in ein geschlossenes Behältnis transferiert wird.

Für die indirekte Pyrolyse wird ein abgeschlossener Behälter benötigt, der von außen auf Temperatur gebracht wird. Somit ist es möglich, gezielt eine sauerstofffreie Atmosphäre einzustellen. Die Temperierung erfolgt jeweils von außen, und zwar durch den Einsatz heißer Gase. Bei modernen Laborsystemen greift man heute verstärkt auch auf elektrische Heizungssysteme zurück.

Die pyrolytische Zersetzung von Holz

Mit Blick auf die Heizungstechnik spielt sich die Pyrolyse – je nach Modell und Technologie – in einem Holzvergaserkessel ab. Diese besteht aus einer zweiteiligen Brennkammer. In ihr werden die einzelnen Phasen der Holzverbrennung räumlich separiert. Sobald das Prozedere einmal in Gang gesetzt worden ist, trocknen die zuvor eingelegten Holzscheite in der ersten Brennkammer.

Im Zuge dessen erwärmen sie sich durch die mit der Verbrennung entstehenden Abwärme, sodass im weiteren Verlauf die thermische Zersetzung erfolgt. Betrachtet man an dieser Stelle einmal ein Holzgasblockheizkraftwerk, so arbeitet auch diese technische Innovation auf der Basis der Pyrolysereaktion. So wird die chemische Energie der Brennstoffe in mechanische und thermische Energie umgewandelt, sodass Wärme und Strom erzeugt werden.

Nicht nur in der Heizungstechnik nimmt die Pyrolyse einen zentralen Stellenwert ein, sondern auch, wenn es um die Reinigung von Öfen bzw. Backöfen geht. In dem Zusammenhang liegt das Augenmerk jedoch weniger auf der Strom- oder Wärmeerzeugung, sondern vielmehr auf der Selbstreinigung der Geräte.

Dabei wird ihr Innenraum auf teils extrem hohe Temperaturen gebracht, sodass der auf den Oberflächen befindliche Schmutz entgast. In der Konsequenz bleibt nichts anderes übrig als Kohlenstoff. Dieser Rückstand löst sich und fällt herab, sodass das Ganze nach dem gründlichen Auskühlen lediglich mit einem Schwamm ausgewischt werden kann.

Der technische Nutzen der Pyrolyse

In den unterschiedlichsten Bereichen nimmt die Pyrolysetechnologie heute einen elementaren Stellenwert ein. Sie ist unter anderem ein wesentlicher Bestandteil der Zersetzungsreaktionen von Holz. Gleichzeitig stellt sie die Basis dar für Verfahren zur biologischen Ölproduktion. Weitere relevante Einsatzzwecke der Pyrolyse sind das Recycling von Altholz sowie die gründliche und nachhaltige Reinigung kontaminierter Böden. Für das Verschwelen von Abfällen unterschiedlicher Art ist die Pyrolyse ebenfalls in vielen Bereichen von Relevanz.

Fazit

Im Laufe der Jahre hat sich die Pyrolyse stetig weiterentwickelt. In der heutigen Zeit stehen vor allem die Faktoren Effizienz und Umweltorientiertheit im Fokus. Dementsprechend ist davon auszugehen, dass sich die gängigen Verfahrensweisen der Pyrolyse auch in naher Zukunft sukzessive verändern und immer noch effizienter werden. Man wird demgemäß kurz- und langfristig von nachhaltigen Veränderungen profitieren, Zeit und Kosten einsparen – und nicht zuletzt auch die Umwelt entlasten können.

Credits:
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