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Biomasse (Subject) / Vorlesung 1 (Lesson)
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- Was sind die drei wesentlichen Polymergruppen aus denen Holz und verholzte Biomasse besteht? Lignocellulose besteht aus drei auf Polysaccharidenbasierenden Stoffen: CelluloseHemicelluloseLignin
- Wie unterscheidet sich Lignin im chemischen Aufbau wesentlich von Zellulose und welche Auswirkungen hat dies auf die Verwertbarkeit als Energieträger? Während Cellulose aus lange Polymerketten der Glukose besteht und kristallin ist, ist Lignin • Komplex aufgebautes, dreidimensionales Polymer• Zusammengesetzt aus phenolischen Makromolekülen• Dicht vernetzt und amorph • Chemisch außerordentlich stabil / von Enzymen schwer abzubauen• Ermöglicht die Verholzung (Lignifizierung) von Pflanzen
- Wann ist eine biotische (biochemische) Umwandlung von Biomasse möglich, wann wird die thermochemische Umwandlung eingesetzt? Eine biochemische Umwandlung ist möglich wenn die Biomasse hauptsächlich aus Stärke und Disaccharide besteht, eine themochemische wenn diese hauptsächlich aus Lignocellulose besteht
- Was sind die vier wesentlichen thermochemischen Umwandlungsverfahren? Torrefizierung, Verkohlung, Pyrolyse, Vergasung
- Erklären Sie mit Begriffen der Chemie die Verbrennung biogener Stoffe. Durch pyrolytische Zersetzung entstehen dampfförmiges Pyrolyseöl und Pyrolysegas -> Das Pyrolyseöl zerfällt in Brenngase und Teer -> Leuchtende Rußpartikel -> Verbrennung von Gas, Teer und Ruß -> Verbrennungsprodukte (Abgas) -> Verbrennungsprodukte (Abgas)
- Welche der behandelten thermochemischen Umwandlungsverfahren sind exotherm und welche endotherm? endotherm = Energie in Form von Wärme wird aus der Umgebung aufgenommen exotherm = Energie wird in Form von Wärme freigesetzt Pyrolyse -> endotherm, thermische in chemische Energie Torrefikation (milde Pyrolyse) -> endotherm Vergasung (durch pyrolytische Zersetzung) -> endotherm Verkohlung -> endotherm
- Was ist die Luftüberschusszahl? Erklären Sie in diesem Zusammenhang den Begriff stöchiometrisches Verhältnis. Das Verbrennungluftverhältnis/Luftüberschusszahl gibt das Verhältnis der zugeführten Luftmasse zur mindestens notwendigen an. Bei λ = 1 ist gerade genug Sauerstoff vorhanden, um stöchiometrisch eine vollständige Oxidation zu erzielen. λ < 1, so entstehen Produkte, die noch weiter aufoxidiertwerden können. Diese Zwischenprodukte sind somit Energieträger. Hiervon wird bei der Veredelung von biogenen Energieträgern gebrauch gemacht λ > 1 unterstöchiometrische Verbrennung, Teilverbrennung
- Welchen Einfluss hat die Luftüberschusszahl auf die thermo‐chemische Umwandlung biogener Stoffe? Pyrolyse , Verkohlung, Torrefizierung: λ = 0 Vergasung: 0 < λ < 1 Verbrennung: λ > = 1
- Was ist Pyrolyse? Pyrolyse ist ein thermochemischer Umwandlungsprozess, wobei Biomasse bei hohen Temperaturen in Abwesenheit von Sauerstoff in Pyrolyseöl umgewandelt wird.
- Nennen Sie drei Stoffeigenschaften, die sich durch Torrefikation verbessern. - höhere Energiedichte - geringere Feuchtigkeitsaufnahme (hydrophob) - langsamere Zersetzung
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- Was ist das Hauptprodukt der Vergasung (alternativ ‐ Verkohlung, Pyrolyse)? Vergasung = Generatorgas (CO und H2) Verkohlung = Biokohle Pyrolyse = Pyrolyse Öl
- Wie unterscheiden sich die Edukte von hydrothermalen Vergasung und gewöhnlicher Vergasung? hydrothermale Vergasung erfolgt durch Erhitzung nasser Biomasse bei Drücken zwischen 200-300 bar
- In welchen wesentlichen Punkten unterscheidet sich Lignin von Zellulose und Hemicellulose? durch seinen komplexen Aufbau, chemisch außerordentlich stabil
- Was sind die wichtigsten chemischen Elemente biogener Energieträger? ?
- Wie unterscheiden sich Kohlenhydrate von Kohlenwasserstoffen? ?
- Warum erscheint es wenig sinnvoll, Pyrolyseöl zur Gebäudeheizung zu verwenden? ?