Grundlagen und Technologien der Vergasung

Vergasung wandelt Festbrennstoffe in brennbares Gasgemisch. Ein thermisches Verfahren, das bei hohen Temperaturen partielle Oxidation von Biomasse oder Kohle ermöglicht, um Synthesegas herzustellen, bestehend aus CO, H2 und anderen Gasen.

Vier Haupttypen der Vergasung: Pyrolyse, partielle Oxidation, Dampfreformierung und Autotherme Reformierung. Sie unterscheiden sich durch Oxidantien wie Luft, Sauerstoff oder Dampf und sind relevant für die Zusammensetzung des erzeugten Synthesegases.

Die Richtung der Vergasungsreaktionen wird durch die Gibbs Freie Energie bestimmt. Ein negativer Wert von ΔG zeigt an, dass die Reaktion spontan abläuft, ein Schlüsselkonzept bei der Entwicklung effizienter Vergasungsprozesse.

Die Temperatur beeinflusst maßgeblich Geschwindigkeit und Gleichgewicht von Vergasungsreaktionen. Höhere Temperaturen verschieben das Gleichgewicht zugunsten von Wasserstoff- und Kohlenmonoxidproduktion, was für die Synthesegasqualität entscheidend ist.

Druck erhöht die Synthesegasausbeute und Dichte, was den Vergasungsprozess effizienter gestaltet. Hochdruckvergasung führt zu kompakteren Anlagen und geringeren Transportkosten für das Synthesegas.

Katalysatoren ermöglichen Vergasung bei niedrigeren Temperaturen und verbessern die Gasausbeute. Sie können Reaktionen beschleunigen und die Selektivität der Synthesegaserzeugung beeinflussen, woraus sich ökonomische und ökologische Vorteile ergeben.

Forschung konzentriert sich auf die Integration von CO2-Abscheidung und -Nutzung, um Treibhausgasemissionen zu senken. Fortschritte in der Materialwissenschaft ermöglichen robustere Katalysatoren und verbesserte Reaktordesigns für effizientere Vergasungsprozesse.