Gasifizierungsprozesse

Gasifizierungsprozesse sind thermochemische Verfahren zur Umwandlung kohlenstoffhaltiger Feststoffe oder Flüssigkeiten in ein gasförmiges Produkt, das als Synthesegas (Syngas) bezeichnet wird. Unter kontrollierter, unvollständiger Oxidation werden Kohlenstoff, Wasserstoff und weitere Gase freigesetzt, wobei das Verhältnis von CO, H2 und CO2 stark vom Rohstoff und den Reaktionsbedingungen abhängt. Typische Oxidationsmittel sind Luft, reiner Sauerstoff oder Dampf.

In der Gasifikation laufen mehrere Reaktionen gleichzeitig ab. Zentrale Reaktionen sind die Wasser-Gas-Reaktion C + H2O → CO + H2 und die Boudouard-Reaktion C + CO2 → 2 CO; die Wassergasverschiebung CO + H2O → CO2 + H2 verschiebt das Verhältnis von CO zu H2. Unter höheren Temperaturen können zusätzlich Methanisierung oder andere Sekundärreaktionen auftreten. Die Prozessführung steuert Temperatur, Druck, Gas- und Feststoffströme sowie Verweilzeiten, um Tarbildung zu minimieren und die Gasqualität zu beeinflussen.

Rohstoffe umfassen Kohle, Biomasse, Abfälle oder industrielle Reststoffe. Gasifizierungsanlagen werden typischerweise als Festbett (Aufwind- oder Downdraft), Wirbelschicht (Bubbling oder Circulating) und entrained-flow-Designs klassifiziert. Die Wahl beeinflusst Wirkungsgrad, Tarneigung, Wärmeübertragung sowie Betriebskosten und Anlagengröße.

Das erzeugte Synthesegas dient als Grundlage chemischer Synthesen wie Methanol, Ammoniak oder Fischer-Tropsch-Kraftstoffe und wird auch in Gas- und Dampf-Kombi-Kraftwerken (IGCC) zur Strom- und Wärmeerzeugung eingesetzt. Vor der Nutzung erfolgt eine Gasreinigung: Entschwefelung, CO2-Abscheidung, Partikel- und Kondensatentfernung; häufig wird dabei eine Wassergasverschiebung genutzt, um das H2/CO-Verhältnis zu optimieren.

Gasifizierungsprozesse bieten Flexibilität durch verschiedene Rohstoffe und können Abfall- und Biogaserträge sinnvoll verwerten. Vorteile sind potenzielle Emissionsreduktion und höhere Energieeffizienz gegenüber konventioneller Verbrennung. Herausforderungen bleiben tarhaltige Gase, Materialalterung, hoher Reinigungsaufwand und Kosten für CO2-Abscheidung sowie regulatorische Anforderungen.

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