Analyse und Modellierung der initialen Selbsterwärmung in Biomassehaufwerken aus Holzhackschnitzeln (AiF)
- Status
- laufend
- Projektbeginn
- 01.01.2017
- Projektende
- 30.06.2019
- Förderkennzeichen
- 18972BG
- Schlagworte
- Biomasse, Hackschnitzel, Selbstentzündung, Selbsterwärmung
Bisher wurde Biomasse als beschränkte Ressource bezüglich ihres Anteils am Energiemix angesehen, da aus ökonomischen und ökologischen Gründen vorwiegend lokale Wertschöpfungsketten zugrunde gelegt wurden. Gerade im Bereich fester, stückiger Biomasse in Form von Holzhackschnitzeln und Pellets zeichnet sich jedoch immer deutlicher die Ausbildung eines internationalen Marktes ab. Aufgrund steigender Nachfrage innerhalb der Europäischen Union werden Biomasseimporte aus den westlichen Teilen der Russischen Föderation sowie aus Nord- und Südamerika zunehmend an Bedeutung gewinnen. Vor dem Hintergrund dieses Szenarios ist es erforderlich, sich intensiver mit der Transportkette stückiger Biomasse und insbesondere deren Lagerung zu beschäftigen.
Innerhalb der Transportkette kommt es bei der Lagerung von Holzhackschnitzeln oder Pellets, die in der Regel in großen Haufwerken erfolgt, zu Degradationsvorgängen. Dabei werden ganz allgemein qualitative sowie quantitative Verluste durch die Stoffwechselaktivität von Mikroorganis-men verursacht. Ein bisher noch nicht ausreichend beschriebener Vorgang in Biomasselager-stätten, der ausgehend von einer biologischen Wärmefreisetzung eine (möglicherweise durch mikrobielle Stoffwechselprodukte katalysierte) thermochemische Reaktion initiiert, kann zu lokalen Temperaturerhöhungen bis hin zu einer Selbstentzündung führen. Die Selbsterwärmung ist bei gemäßigten Außentemperaturen auf mikrobiologische Vorgänge und physikalische Effekte beschränkt. Bei höheren Temperaturen spielen zunehmend exotherme chemische Reaktionen eine wichtige Rolle. Bedingt durch komplexe Zusammenhänge in den teilweise sehr unterschiedlichen Lagerstätten, stellen die bisher bekannten Untersuchungen eine nur unzureichende Datengrundlage für sichere Aussagen und zuverlässige Beschreibungen des Selbsterwärmungsprozesses dar. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, die Vorgänge in Biomasselagerstätten, insbesondere die Zusammenhänge zwischen Feuchtigkeit, Temperaturanstieg und möglichen Strömungen zu untersuchen und mit Hilfe numerischer Verfahren einen besseren Einblick in die Vorgänge inner-halb der Biomassehaufwerke zu gewinnen. Als Biomasse werden Holzhackschnitzel als kommerziell bedeutsames Schüttgut ausgewählt. Die Ergebnisse der Simulation können mit Freilanddaten verglichen werden und erlauben ein besseres Verständnis der Trocknungs- und Temperaturverteilungsvorgänge innerhalb der Biomasselagerstätte. Daraus lassen sich im Erfolgsfall verfahrenstechnische Strategien ableiten, die zu einer sicheren und verlustarmen Lagerung beitragen. Die Parameterkonstellation, die zur Selbstentzündung führt, ist dabei von besonderem Interesse. Die Erforschung der Stoffwechselvernetzung innerhalb der mikrobiellen Biozönose (Lebensgemeinschaft von Lebewesen) und deren Beeinflussung sind Sekundärziele.
Beteiligte Personen
Beteiligte Einrichtungen
- Fg. Agrartechnik in den Tropen und Subtropen
- Fg. Mikrobiologie
- Institut für Agrartechnik
- Institut für Tropische Agrarwissenschaften (Hans-Ruthenberg-Institut)
Förderer
- Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)