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Wichtige Stichworte rund um Pyrolysekohle als CO2-Senkung in Baustoffen wie Asphalt, Beton, ungebundenen Güterwegen etc.

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Begriff Definition
Adsorbtion

Als Adsorption bezeichnet man die Anreicherung von Stoffen aus Gasen, Feststoffen oder Flüssigkeiten an der Oberfläche eines Festkörpers, allgemeiner an der Grenzfläche zwischen zwei Phasen. Davon unterscheidet sich die Absorption, bei der die Stoffe in das Innere eines Festkörpers oder einer Flüssigkeit eindringen. 

Grundsätzlich steigt die Adsorbierbarkeit einer Verbindung mit

  • steigendem Molekülgewicht
  • steigender Anzahl funktioneller Gruppen 
  • steigender Polarisierbarkeit des Moleküls

(Wikipedia)

Makro- und Mesoporen sind die Zugangswege für Gase oder Flüssigkeiten in das Innere der Kohlen und wesentlich an Diffusions- und Stofftransportvorgängen in tieferliegende Bereiche des Korns beteiligt. Der überwiegende Anteil der Adsorption erfolgt an der Oberfläche der Mikroporen. Die Größe dieses Bereiches bestimmt die wirksame Oberfläche und damit die Adsorptionseigenschaften einer Kohle. Die Größe der inneren Oberfläche im Verhältnis zum Volumen einer Aktivkohle zeigen die nachfolgenden Daten. Bei einem Würfel mit einer Kantenlänge von 1 cm übersteigt die innere Oberfläche die äußere um mehr als den Faktor 100.000.

Bevorzugt adsorbiert werden: höhermolekulare und unpolare Verbindungen. Allgemein gilt, dass mit abnehmender Wasserlöslichkeit, Flüchtigkeit und Polarität, sowie zunehmendem Molekulargewicht die Adsorbierbarkeit steigt.

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Synonyme - Adsorbieren
Adsorptions-Mikroporen

Mikroporen leisten in der Regel den größten Beitrag zur internen Oberfläche. 

Diese Adsorptionsporen sind die einzigen Bereiche innerhalb eines Kohlepartikels, die ausreichende Adsorptionskräfte bieten, um Stoffe zu adsorbieren. Sie sind die kleinsten Poren im Partikel und bestehen aus Spalten mit der Größe von rund 1 bis 5 Moleküldurchmessern zwischen den Graphitplatten. Dies ist durch die Tatsache zu erklären, dass londonsche Dispersionskräfte (Kraft, die durch die intermolekulare Anziehung entsteht) eine geringe Reichweite haben und entfernungsabhängig sind.

Alle Poren, die Adsorptionskräfte aufweisen, werden unter Bedingungen annähernder Sättigung (Druck oder Konzentration) mit Adsorbatmolekülen gefüllt.

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Aktivkohle

Aktivkohle, kurz A-Kohle, auch medizinische Kohle (lateinisch Carbo medicinalis genannt), ist poröser, feinkörniger Kohlenstoff mit großer innerer Oberfläche, der als Adsorptionsmittel unter anderem in Chemie, Medizin, Trinkwasseraufbereitung, Abwasserbehandlung sowie Lüftungs- und Klimatechnik eingesetzt wird. Aktivkohle kommt granuliert oder gepresst in Tablettenform (Kohlekompretten) zum Einsatz. Ebenso dient sie als Trägermaterial von Katalysatoren für die heterogene Katalyse. (Wikipedia)

Unter Strom gesetzt
Als Ausgangsstoff für ihr Verfahren setzen Gehrke und ihr Team auf Aktivkohlen aus nachwachsenden Materialien wie Holz oder Kokosnuss in granulierter Form. Derartige Pellets können im Gegensatz zu Aktivkohlepulver bei sehr hohen Temperaturen reaktiviert, dadurch von den adsorbierten Stoffen befreit und wiederverwendet werden. Derzeit müssen die Aktivkohlen hierfür jedoch meist erst weit transportiert werden; und weil sich die Kohlen beim Durchmischen im Wirbelbett gegenseitig abreiben, gibt es hohe Materialverluste.

https://www.laborpraxis.vogel.de/elektroschocks-fuer-aktivkohle-ein-ansatz-fuer-bessere-klaerwerke-a-997109/

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Allotherm

Bei der allothermen Reaktion wird die erforderliche Wärme für den Pyrolysevorgang über einen Wärmeübertrager eingebracht. Neuste Entwicklungen arbeiten mit Wärmerohren die über eine hohe Wärmestromdichte verfügen. Wesentlicher Vorteil dieses Verfahren ist die Erzeugung von Prozessgas mit hohem Heizwert (hauptsächlich Wasserstoff und Kohlenmonoxid). Durch den allotherme Wärmeeintrag wird das Prozessgas nicht mit zusätzlichen Rauchgas beaufschlagt. Ein ähnliches Verfahren ist die Wärmeeinbringung durch Wasserdampf. Nach der Pyrolyse wird dem Prozessgas der Dampf durch Kondensation wieder entzogen, so entsteht auch hier ein Gas mit hohem Heizwert. Wird auch in der Holzvergasung ohne Kohleproduktion verwendet.

Siehe auch autotherm, endotherm, exotherm

(chemie.de)

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Synonyme - Allotherme Reaktion ,allotherm
Asche

Asche ist ein fester Rückstand aus der Verbrennung organischen Materials, also von fossilen Brennstoffen, Biokraftstoffen oder Lebewesen wie Pflanzen, Tieren und Menschen. Sie entsteht aus dem anorganischen Teil der verbrannten Substanz und besteht somit aus Mineralstoffen.

Asche besteht vor allem aus Oxiden und (Bi-)Karbonaten diverser Metalle.

Je höher die Brenntemperatur ist, desto geringer wird der Gehalt an Carbonaten, da diese unter Abgabe von CO2 zu Oxiden weiterreagieren. Dadurch bleibt bei der Holzverbrennung bei gleichem Brennstoff je nach Ofentyp mehr (etwa bei Rostfeuerung) oder weniger Asche übrig. Ist die Temperatur im Feuer so hoch, dass die Aschenbestandteile anschmelzen und weich und teigig werden, so entsteht beim Abkühlen durch Sintern eine poröse oder glasige, aber feste Masse. Diese nennt man auch Schlacke. 

 

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Asphaltfertigmischungen

9 von 10 Fertigmischungen als Reparaturasphalt fallen bei Belastungsprüfungen durch. Viele werden mit Pflanzen- oder Mineralöl "weich" und damit länger haltbar gemacht. Diese "Weichmacher" verhindern beim Einbau eine korrekte und dauerhafte Aushärtung. Zudem sind diese Mischungen i.d.R. teuer.

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Autotherm

Als autotherme Reaktion wird in der industriellen Chemie eine chemische Reaktion bezeichnet, bei der eine exotherme und eine endotherme Reaktion parallel verlaufen, so dass der Gesamtprozess unabhängig von äußerer Wärmezufuhr ist. 

Siehe auch Exotherm und Endotherm

(Wikipedia)

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Synonyme - Autotherme Reaktion,autotherm
BET-Messung

Die Gesamtoberfläche einer Kohle kann mit Gasanalysen gemessen werden. Als Messgas dient z. B. Stickstoff bei einer Temperatur von 70K (-203 Grad Celcius).Bei Poren kleiner als 2 nm = 20 Å kann es jedoch zu Diffusionsproblemen kommen. Als Alternative sehr feinporiger Kohle wird CO2 genommen (!) bei 273 K (-1.5 Grad Celsius).

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Beton Silizium

Mikrokieselsäure ist ein Nebenprodukt der Siliziummetallproduktion. Dies ist ein verdichtetes amorphes Pulver, gewonnen im metallurgischen Prozess von Silizium in einem elektrischen Lichtbogenofen. Es wird als Additiv zur Verbesserung der Eigenschaften von Beton- und Mörtelformulierungen verwendet. 

 

https://www.products.pcc.eu/de/id/1271375/mikrokieselsaure-silikastaub/

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Biodiversität

Biodiversität oder biologische Vielfalt ist in den biologischen Wissenschaften ein Bewertungsmaßstab für die Fülle unterschiedlichen Lebens in einem bestimmten Landschaftsraum oder in einem geographisch begrenzten Gebiet. 

(Wikipedia)

Link zu Webseite

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Biofilm

Biofilme bestehen aus einer Schleimschicht (einem Film), in der Mischpopulationen von Mikroorganismen (z. B. Bakterien, Algen, Pilze, Protozoen) in Konzentrationen von 1012 Zellen je Milliliter Biofilm und von mehrzelligen Organismen wie Rädertierchen, Fadenwürmern, Milben, Wenigborstern oder Insektenlarven, die sich von den Mikroorganismen ernähren, eingebettet sind. Sie werden im Alltag oft als sich glitschig-weich anfühlende, wasserhaltige Schleimschicht oder Belag wahrgenommen. 

(Wikipedia)

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Biogas

Eine Biogasanlage dient der Erzeugung von Biogas durch Vergärung von Biomasse. In landwirtschaftlichen Biogasanlagen werden meist tierische Exkremente (Gülle, Festmist) und Energiepflanzen als Substrat eingesetzt. Andere Biogasanlagen bereiten das gewonnene Gas zu Biomethan auf und speisen es ins Erdgasnetz ein.

(Wikipedia)

Die Verbrennung von Biogas erfolgt CO2-neutral: Denn die Pflanzen, die in der Biogasanlage vergoren werden, haben bis dahin genau die Menge CO2 gebunden, die bei der späteren Verbrennung von Biogas wieder freigesetzt wird.

Endprodukt ist das brennbare Biogas, ein Gemisch aus:

- Methan (50–75 %)
- Kohlendioxid (25–45 %)
- geringen Anteilen an Wasser und Spurengasen wie Schwefelwasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Ammoniak und Wasserstoff

Nachteile:

Zur Biogaserzeugung werden oft spezielle Energiepflanzen angebaut. Sie werden alleine aus dem Grund angebaut, um aus ihnen Biogas zu produzieren. Oft handelt es sich dabei um Mais, denn Mais liefert dem Landwirt die höchste Energie-Ausbeute. Weil der Maisanbau aber beschränkt ist, reduzieren sich die Energiemaisflächen bereits heute wesentlich und es kommen stattdessen spezielle Energiepflanzenmischungen zum Einsatz.

Doch der Anbau von Energiepflanzen auf beschränkten Flächen konkurriert mit der Nahrungsmittelproduktion und dem Schutz natürlicher Ökosysteme. Wenn für den Anbau von Energiepflanzen zum Beispiel Wälder abgeholzt werden, kann die Energiegewinnung aus Biomasse unterm Strich auch klimaschädlich sein.

(Quelle: https://www.badenova.de/blog/ueber-energievoll/)

Biogas ist kein Bestandteil der erwünschten CO2-Senkung, da in der Bilanz neutral.

Mit kleinen Mengen Pflanzenkohle kann jedoch die Methanmenge erhöht werden. Wird der faserige Reststoff aus der Biogasanlage zudem pyrolysiert, wird nicht nur das Volumen reduziert, auch werden einige Nährstoffe konserviert. Die Abwärme aus der Pyrolyse kann zur Trocknung der Gärreste genutzt werden.

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Synonyme - Biogas-Anlage
Biokunststoffe

Als bio-basierte Kunststoffe werden Kunststoffe bezeichnet, die auf Basis nachwachsender Rohstoffe erzeugt werden. Davon zu unterscheiden sind biologisch abbaubare Kunststoffe, denn biogene Herkunft und biologische Abbaubarkeit gehen nicht zwangsläufig miteinander einher. (Wikipedia)

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Biomasse-Kreisläufe

Verbrennen war gestern! Biomasse enthält viele wertvolle Rohstoffe, welche sich rückgewinnen lassen. Der Kohlenstoff ist ein Beispiel aus diesem Kreislauf. Um diese Kreisläufe kontrolliert zu betreiben, benötigen wir eine möglichst lückenlose Dokumentation. Unsere InfraGreen-CO2-Bilanzkarte dient diesem Zweck.

 

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Biomassen

Die Stoffbestandteile einstmals lebendiger Organismen: Pflanzen, Tiere etc.

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Synonyme - Biomasse