Nutzung von Holzkohle aus Holzbiomasse in pyrometallurgischen Prozessen basierend auf Feststoff-Gas-Reaktionen

Die hohe Nachfrage nach kohlenstoffbasierten Produkten in der Pyrometallurgie stellt die Branche vor zunehmend herausfordernde Anforderungen. Um von fossilen Kohlenstoffträgern wegzukommen, erweist sich Biochar als nachhaltige und CO2-neutrale Alternative, die eine praktikable Lösung bietet, ohne grundlegend Anpassungen an der Anlagentechnologie zu erfordern, im Gegensatz zu Wasserstoff als alternativem Reduktionsmittel. Frühere Untersuchungen haben das Potenzial von Pyrolyseprodukten aus Holzbiomasse für eine CO2-neutrale Metallurgie hervorgehoben. Es ist jedoch von entscheidender Bedeutung, dass Biochar spezifische Anforderungen in verschiedenen metallurgischen Prozessen erfüllt. Diese Arbeit führt eine vergleichende Analyse zwischen Biochar und Petroleumkoks durch, unter Verwendung von thermogravimetrischen Analysen, Oberflächenmessungen, Reaktivitätsbewertungen und Rasterelektronenmikroskopie. Darüber hinaus wird die Leistung in einem Ofen zur Simulation des Waelz-Prozesses, insbesondere hinsichtlich der ZnO-Reduktion, untersucht. Die Ergebnisse zeigen die optischen Unterschiede zwischen Petroleumkoks und Biochar sowie die deutlich höhere Reaktivität und spezifische Oberfläche von Biochar. Bei der Verwendung in Feststoff-Gas-Reaktoren wird beobachtet, dass Biochar aufgrund seiner hohen Reaktivität energischer reagiert und der Kohlenstoff vollständig verbraucht wird. Während der Reduktion von ZnO wurden jedoch nur geringfügige Unterschiede festgestellt, wodurch Biochar mit Petroleumkoks vergleichbar ist. Daher kann Biochar unter bestimmten Einschränkungen als potenzieller Ersatz für metallurgische Feststoff-Gas-Reaktionen angesehen werden.