Biokohle: Erzeugung und technische Einsatzmöglichkeiten

• Prof. Dr. Peter Quicker
• Marc Schulten

Das Thema Biokohle ist nicht neu aber von hoher Aktualität. Gründe sind der Klimaschutz und die Ressourcensicherheit. Sowohl die energieintensive Grundstoffindustrie, z. B. Stahl-, Zement- und Kalkwerke, als auch die Betreiber fossil befeuerter Kraftwerke, insbesondere von Kohlekraftwerken, haben ein fundamentales, betriebswirtschaftlich motiviertes Interesse an klimaneutralen und gleichzeitig kostenstabilen und günstig verfügbaren (Energie-)Rohstoffen. Dabei ist sowohl aus wirtschaftlichen Gründen als auch hinsichtlich der Klimarelevanz bevorzugt auf den Einsatz biogener Reststoffe zu fokussieren. Die Erzeugung der Biokohle erfolgt entweder über Pyrolyseprozesse, d. h. durch das Erhitzen und Entgasen der Einsatzstoffe unter Luftabschluss, oder durch hydrothermale Behandlung der Biomassesubstrate in flüssiger wässriger Phase unter hohem Druck und erhöhten Temperaturen. Anwendungsgebiete für Biokohle sind verschiedene metallurgische Prozesse, wie die Eisen- und Stahlerzeugung oder die Gusseisenherstellung. Prinzipiell ist Biokohle mit hohen Kohlenstoffgehalten und geringen Anteilen an flüchtigen Bestandteilen für alle industriellen Prozesse interessant, in denen Koks oder Kohle als Reduktionsmittel eingesetzt wird. Niedrigere Ansprüche stellt der Einsatz als Brennstoff an die Biokohlen. Hier soll durch die thermische Vorbehandlung vor allem die Energiedichte der Biomassen erhöht werden.

Although it is a familiar subject, biochar is highly topical. The reasons are climate protection measures and the security of resources. Both the energy-intensive primary industries, such as steel, cement- and lime plants, as well as the operators of fossil-fueled power plants, particularly coal-fired power stations, have a fundamental and economically motivated interest in climate-neutral and competitively priced energy resources. For economical causes and in relevance to the climate, the focus of biochar production should be on the use of biogenic waste material. In principle, two different methods are applied to produce biochar. One is through pyrolysis, meaning heating and devolatilization of the material under the exclusion of air, and the other one is through hydrothermal treatment of biomasses in aqueous phase under high pressure and elevated temperatures. Basically, biochar with high carbon content and a low amount of volatile matter is suitable for almost every industrial process, in which coal or coke are used as reducing agents, e.g. metallurgical processes, such as iron and steel production. In order to use biochar as a fuel, a lower level of quality is sufficient. In this case, the main aim of the thermal treatment is to increase the energy density of biomass.