Gasifizierung

Gasifizierung ist ein thermochemischer Umwandlungsprozess, bei dem kohlenstoffhaltige Brennstoffe wie Kohle, Biomasse oder Abfälle in Synthesegas (Syngas) umgewandelt werden. Das Syngas besteht überwiegend aus Kohlenmonoxid (CO) und Wasserstoff (H2) und enthält geringe Mengen Kohlendioxid, Methan und Stickstoff. Der Brennstoff reagiert in einem Gasifizierungsraum mit einem Gasifizierungsagenten – Luft, reinem Sauerstoff oder Dampf – wobei er nur teilweise oxidiert wird. Die Reaktionen sind überwiegend endotherm und benötigen eine Wärmezufuhr.

Zentrale Reaktionspfade sind die partielle Oxidation (C + 1/2 O2 → CO), die Wassergas-Reaktion (C + H2O → CO + H2) und die Wassergas-Shift-Reaktion (CO + H2O → CO2 + H2). Diese Mechanismen wandeln festen oder flüssigen Brennstoff in ein gasförmiges Gemisch aus CO, H2, CO2 und leichten Kohlenwasserstoffen um. Verunreinigungen wie Tar, Schwefel- oder Chlorverbindungen sowie Staubverbindungen entstehen und müssen vor Nutzung des Gases entfernt werden.

Rohstoffe reichen von Steinkohle über Biomasse bis hin zu Abfall. Die Wahl beeinflusst Syngas-Zusammensetzung, Emissionen und Wirkungsgrad. Einsatzgebiete des erzeugten Syngases sind chemische Synthesen (z. B. Methanol, Fischer-Tropsch-Produkte), Wasserstoffproduktion und gekoppelte Kraftwerke (IGCC). Durch Upstream- und Downstream-Aufbereitung lässt sich CO2 abscheiden bzw. der H2-Anteil erhöhen.

Technologien umfassen Festbett-Gasifier (Auf-, Durch- oder Querströmung), Wirbelschicht-Gasifier und Hochdruck- bzw. Einschussgasifier (entrained-flow). Typische Betriebstemperaturen liegen im Bereich von etwa 800 bis 1800 °C; Drücke variieren. Wichtige Begleitprozesse sind Gasreinigung, Desulfurierung, Tar-Abscheidung und CO2-Abscheidung. Die Umweltwirkungen hängen von Wirkungsgrad, Emissionenreinigung und Rohstoffwahl ab.