Zu den größten Herausforderungen unserer Generation gehört es, Kohlenstoff in einem engeren Kreislauf zu führen und auf fossile Kohlenstoff-Quellen zu verzichten. Die Umsetzung Kohlenstoff-haltiger Reststoffe zu einem Zwischenprodukt, das möglichst flexibel verschiedenen Wertschöpfungsketten zugeführt werden kann, ist somit zwingend notwendig. Hierfür sind Prozessketten und Technologien gesucht, die für ein breites Spektrum an Einsatzstoffen, etwa Sortierreste aus Siedlungsabfällen oder Rest-Biomassen, geeignet sind. Die Flugstromvergasung kann beide genannten Anforderungen erfüllen: Flexibilität bezüglich des Einsatzstoffes und gute Einbindungsmöglichkeiten des Produktes in verschiedene Wertschöpfungsketten. Nach geeigneter Vorbehandlung (z.B. Pyrolyse) wird der Einsatzstoff bei Temperaturen über 1200°C und Drücken von ca. 40 bar mit Wasserdampf und Sauerstoff zu einem Kohlenstoffmonoxid- und Wasserstoffhaltigen Gas, dem sogenannten Synthesegas, umgesetzt. Synthesegas kann beispielsweise zur Methanol-Synthese oder als Wasserstoff-Quelle eingesetzt werden. Für einen vollständigen Umsatz des Einsatzstoffes muss der Flugstromvergaser entsprechend ausgelegt und betrieben werden. Die Modellierung der komplexen Prozesse im Flugstromvergaser ist für die richtige Auslegung ausschlaggebend.

Mit dem Flugstromvergaser des am KIT entwickelten bioliq® - Verfahrens werden die Teilprozesse, die bei der Umsetzung eines Suspensionsbrennstoffes stattfinden, untersucht. Nach Zerstäubung in den Vergaser trocknen die Brennstoff-Tropfen. Es folgen Verdampfung der flüchtigen Komponenten des Brennstoffes und verschiedenen Polymerisations- und Zersetzung-Reaktionen. Als Zwischenprodukt entsteht ein Feststoffpartikel, der anschließend durch die heterogenen Vergasungsreaktionen (heterogene Wassergasreaktion und Boudouard-Reaktion) zu Synthesegas umgesetzt wird.

Die Umsatzrate des Feststoffes hängt neben Temperatur, Druck und Stofftransport von Reaktionsgas und auch von verschiedenen physikalischen und chemischen Eigenschaften des Feststoffes ab, wie zum Beispiel dessen Größe, Porenstruktur und dem Aschegehalt.

Für Entwicklung, Validierung und Anpassung von Modellen für den Feststoffumsatz sind experimentelle Daten aus Vergasungsversuchen notwendig, beispielsweise bei verschiedenen Temperaturen und Partialdrücken von Reaktionsgasen sowie verschiedenen Verweilzeiten in der reaktiven Umgebung.

Hierfür stehen am EBI ceb und am ITC vgt neben geeigneter Analytik auch Anlagen im Technikums- und Labormaßstab zur Verfügung.