Diese Studie untersucht die Eigenschaften von Bioölen, die aus Weizenstroh in einem von der DTU Chemical Engineering Department und Stiesdal SkyClean entwickelten Aufwärts-Pyrolyseprozess hergestellt werden. Der Prozess wurde in zwei Pilotanlagen (100 kW und 200 kW) demonstriert und auf eine 20 MW kommerzielle Anlage skaliert. Experimente wurden bei 500–550 °C mit pelletiertem Stroh, mit und ohne Fraktionelle Kondensation, durchgeführt, um die Betriebssicherheit, Produktausbeuten und Bioölqualität zu bewerten. Fraktionelle Kondensation reduzierte den Wassergehalt des Bioöls auf ≤17 Gew.-%, verbesserte die Phasenstabilität während der Lagerung und senkte den Sauerstoffgehalt im Vergleich zu Schnellpyrolyseölen. Allerdings ging der reduzierte Wassergehalt mit erhöhter Viskosität und einer stärkeren Präsenz schwerer aromatischer Strukturen einher. GC-MS- und 13C-NMR-Analysen zeigten, dass Aufwärts-Pyrolyse-Bioöle weniger leichte Oxygenate (≈6,5 Gew.-%) als Schnellpyrolyseöle (≈23 Gew.-%) enthielten und einen höheren Anteil an hochmolekularen Verbindungen aufwiesen. Dies wird auf weitreichende sekundäre Gasphasenreaktionen zurückgeführt, die durch den hohen anorganischen Gehalt der Strohpellets und die Rezirkulation des Pyrolysegases katalysiert werden, welche die Wechselwirkung zwischen Pyrolysekoks und Gas förderten. Erhöhte Konzentrationen polycyclischer aromatischer Kohlenwasserstoffe (PAKs) ─ 300–400 ppm, oder 3–10 Mal höher als bei Zwischenschritt- und Schnellpyrolyse von landwirtschaftlichen Reststoffen ─ weisen zudem auf eine verstärkte Prozessintensität hin. Energie-Bilanzen zeigten, dass 39–45 % der Energie des Ausgangsstoffs im Biochar und 18–21 % im Bioöl erhalten blieben, bei Koks-Ausbeuten von 22–26 Gew.-% und Bioöl-Ausbeuten von ≈15 Gew.-%. Die toxikologische Analyse von 44 Biochars, hergestellt aus Biogas-Reststofffasern, bestätigte die Einhaltung der Standards des Europäischen Biochar-Zertifikats für Bodeneinsatz und demonstriert die Machbarkeit des SkyClean-Konzepts zur Kohlenstoffbindung und Bodenverbesserung. Insgesamt verdeutlichen die Ergebnisse einen Kompromiss zwischen Bioölqualität und Prozessintensität in der Aufwärts-Pyrolyse und liefern Richtlinien zur Optimierung der fraktionellen Kondensation, um das Potenzial zur Kraftstoffverbesserung mit einer negativen Emissionsbilanz in Einklang zu bringen.
Jensen et al. (Mi,) untersuchten diese Fragestellung.