Was ist das Problem?

Biomasse ist eine wichtige erneuerbare Energiequelle, ihre Umwandlung in Wärme und Strom bringt jedoch teilweise Probleme mit sich. Während der Verbrennung können die anorganischen Bestandteile der Biomasseasche bei hohen Temperaturen schmelzen und diverse Reaktionen eingehen (Mineralneubildungen und Umwandlungen). Dies führt zur Bildung von Schlacken, Ablagerungen und anderen Rückständen in Feuerungs- und Kesselsystemen. Diese Rückstände können den Wirkungsgrad von Anlagen verringern, den Betrieb beeinträchtigen und die Wartungskosten erhöhen. Daher ist es wichtig zu verstehen, wann und warum sie entstehen, um Biomasse zuverlässig und effizient als Brennstoff nutzen zu können.

Was untersuchen wir?

Im ResOpt-Projekt untersuchen wir die Entwicklung von Biomasseaschen während der Hochtemperaturverbrennung – von der ursprünglichen Brennstoffasche bis hin zu den Rückständen, die sich in industriellen Anlagen bilden. Hierzu kombinieren wir mineralogische und geochemische Charakterisierungsmethoden, Hochtemperaturexperimente sowie thermodynamische Modellierungen, um die ablaufenden Prozesse zu verstehen, die das Schmelzen, die Kristallisation und die Bildung von Rückständen steuern.

Unser Fokus liegt auf den Zusammenhängen zwischen der Zusammensetzung der Biomasse, der Temperatur, der Schmelzbildung und der daraus resultierenden Mineralogie. Durch die Verknüpfung von Laborexperimenten mit Proben aus laufenden Anlagen wollen wir diese Prozesse unter realen Verbrennungsbedingungen verstehen. Das Projekt wird in Zusammenarbeit mit Industriepartnern und Biomasse-Heizkraftwerken (BMHKW) durchgeführt und verbindet grundlegende wissenschaftliche Erkenntnisse mit praktischen Herausforderungen des Anlagenbetriebs.

Warum ist das wichtig?

Ein besseres Verständnis der Bildung von Biomasserückständen kann dabei helfen vorherzusagen, wo, wann und unter welchen Bedingungen problematische Schlacken und Ablagerungen entstehen. Dieses Wissen kann zur Entwicklung verbesserter Verbrennungsstrategien, einer effizienteren Brennstoffnutzung und eines optimierten Anlagenbetriebs beitragen. Letztlich besteht das Ziel darin, betriebliche Probleme zu reduzieren und gleichzeitig den nutzbaren Energieertrag aus Biomasse zu maximieren.

Durch die Kombination geowissenschaftlicher Ansätze mit ingenieurwissenschaftlichen Perspektiven und Erfahrungen aus dem Betrieb von Biomasseanlagen liefert unsere Forschung ein prozessbasiertes Verständnis des Verhaltens von Biomassebrennstoffen. Dieses Wissen kann dazu beitragen, zuverlässigere, effizientere und nachhaltigere Energiesysteme auf Biomassebasis zu entwickeln.