***„Verpackungen aus der Natur“ geht diese Woche weiter mit „Holzbiomasse – Teil 2“***

 

Wie wird aus Holzbiomasse Energie gewonnen?

Holzbiomasse liefert Energie auf verschiedene Weise:

Verbrennung

Die Verbrennung von Biomasse ist eine der ältesten nutzbaren Energiequellen. Bei der Verbrennung wird Holz verbrannt, um Wärme zu erzeugen.

Es handelt sich um eine chemische Reaktion, bei der sich Sauerstoff und Biomasse unter hohen Temperaturen verbinden und dabei Wasserdampf, Kohlendioxid und Wärme entstehen.

Die Verbrennung ist ein weit verbreitetes Verfahren zur Stromerzeugung und stellt eine effiziente, wirtschaftliche und praktische Energiequelle dar.

Vergasung

Bei der Vergasung wird holzartige Biomasse in Brenngas umgewandelt. Das brennbare Gas kann dann zum Antrieb von Motoren verwendet werden. Der Vergasungsprozess kommt mit wenig Sauerstoff aus und kann bei der Umwandlung fester kohlenstoffhaltiger Stoffe auch wasserstoffreiches Gas erzeugen.

Pyrolyse

Die Pyrolyse ist ein vielversprechendes Verfahren zur Energiegewinnung aus Abfall. Bei der Pyrolyse wird Holz unter Ausschluss von Sauerstoff erhitzt, um einen flüssigen oder festen Brennstoff zu erzeugen.

Bei der Biomassepyrolyse werden organische Stoffe mithilfe von Hitze in einfachere Molekülketten zerlegt. Bei diesem Verfahren entstehen nicht nur Energie, sondern auch Kraftstoffe und andere Chemikalien. Die im Schnellpyrolyseverfahren hergestellten Kraftstoffe haben das Potenzial, die Treibhausgasemissionen von Fahrzeugen um ganze 51 % bis 96 % zu senken.

Durch die Erhitzung von Biomasse wird diese in Zellulose, Lignin und Hemicellulose zerlegt. Diese Bestandteile können zur Energiegewinnung durch Verbrennung oder auf andere Weise genutzt werden.

Weitere Produkte aus Holzbiomasse

Holzbiomasse ist ein vielseitiger Rohstoff, aus dem sich viele verschiedene Produkte herstellen lassen; im Folgenden sind nur einige davon aufgeführt:

Biokohle

Wir haben uns bereits in einem früheren Blogbeitrag von Nature’s Packaging mit Biokohle befasst. Biokohle ist eine Form von Kohlenstoff, die aus Biomassequellen wie Holzhackschnitzeln, Pflanzenresten und anderen landwirtschaftlichen Abfallprodukten gewonnen wird. Sie wird hergestellt, um den Kohlenstoff aus Biomasse in eine stabilere Form umzuwandeln – ein Vorgang, der auch als Kohlenstoffbindung bezeichnet wird.

Biokohle ist eigentlich kein einheitliches Produkt. Vielmehr umfasst der Begriff „Biokohle“ viele verschiedene Formen von Ruß, die sich aufgrund der Ausgangsstoffe, des Herstellungsprozesses, der Abkühlungsmethoden und der allgemeinen Lagerbedingungen in ihrer chemischen und physikalischen Zusammensetzung unterscheiden.

Holzessig

Holzessig ist ein flüssiges Nebenprodukt, das bei der Herstellung von Holzkohle anfällt. Es handelt sich um eine Flüssigkeit, die bei der Verbrennung von frischem Holz unter sauerstofffreien Bedingungen entsteht. Wenn das Gas abgekühlt wird, kondensiert es, und die verbleibende Flüssigkeit ist ein Essigprodukt. Roher Holzessig enthält mehr als 200 chemische Verbindungen

Holzessig wird zur Verbesserung der Bodenqualität, zur Schädlingsbekämpfung und zur Regulierung des Pflanzenwachstums eingesetzt. Er beschleunigt das Wachstum von Wurzeln, Stängeln, Knollen, Blättern, Blüten und Früchten, kann jedoch bei übermäßiger Anwendung für Pflanzen sehr giftig sein. Holzessig ist unbedenklich für Lebewesen und Organismen in der Nahrungskette, insbesondere für Insekten, die bei der Bestäubung von Pflanzen helfen.

Holzbasierte Polymere und Verbundwerkstoffe

Durch das Recycling von Altholz aus Verpackungen, Bauschutt und Abbruchabfällen und die anschließende Kombination dieser Materialien mit Kunststoffen zu Holz-Polymer-Verbundwerkstoffen (WPC) entstehen robuste Produkte auf Holzbasis, die ein sehr breites Anwendungsspektrum aufweisen. Diese recycelten Verbundwerkstoffe haben hinsichtlich des Treibhauspotenzials (GWP) und des Treibhausgaspotenzials eine sehr geringe Umweltbelastung. Die Vielseitigkeit von Holz-Polymer-Verbundwerkstoffen ermöglicht die Herstellung von Produkten mit vorgegebenen Festigkeitswerten, die ihren vielfältigen Anwendungsbereichen entsprechen.

Chemische Ausgangsstoffe

Früher war es eine ziemliche Herausforderung, holzartige Biomasse in Brennstoffe oder andere Primärprodukte umzuwandeln. Das darin enthaltene Lignin ließ sich nur schwer extrahieren. Dank thermodynamischer Zersetzung und chemischer Verfahren kann das Lignin nun extrahiert werden und eignet sich sehr gut als Biopolymer-Additiv für Klebstoffformulierungen sowie zur Weiterverarbeitung zu Bindemitteln, Dispergiermitteln und Emulsionsstabilisatoren. Das bedeutet, dass seine Vielseitigkeit in multifunktionalen chemischen Anwendungen es zu einem hervorragenden Bestandteil chemischer Herstellungsprozesse macht.

Holzbiomasse in der Zukunft

Dank technologischer Fortschritte in der Forstwirtschaft finden sich für holzartige Biomasse von Jahr zu Jahr immer mehr funktionale Verwendungsmöglichkeiten. Als nachhaltige Ressource und Energiequelle, die sich im Laufe der Zeit wieder auffüllen lässt, ist sie ein umweltfreundlicher Katalysator, der nun auch in der Materialwissenschaft neue Anwendungsbereiche findet.

Angesichts des steigenden Bedarfs an Energiequellen ergänzt holzartige Biomasse andere natürliche Energiequellen wie Wind- und Sonnenenergie und gewährleistet die Energiesicherheit für die verarbeitende Industrie und produktionsorientierte Branchen. Daher prüfen Unternehmen derzeit viele verschiedene Arten von Bioenergie-Lösungen.

Die Entwicklung von Technologien zur Steigerung der wirtschaftlichen Rentabilität von Holzbiomasse sichert eine nachhaltige Zukunft für die Energieerzeugung. Da sie erneuerbar und klimaneutral ist und die Umwelt weniger belastet , eignet sie sich ideal für die Anforderungen der Zukunft.