Was ist Biomasseenergie?

As countries worldwide move away from fossil fuels to lower their carbon footprints, they turn to renewable energy sources. Like coal, oil, gas, and other non-renewable energy sources, biomass releases carbon dioxide when burned. However, in contrast, it can actually be a carbon-neutral energy source. When organic materials used to make biomass are replaced in the environment, whether through replanting or farming, it provides a sustainable energy solution.

The versatility of biomass energy is a big part of what makes it so useful, as it can be used to generate heat directly or indirectly, to produce electricity, or in combination to supply both electricity and heat. Also, biomass can be turned into liquid fuel for vehicles or power generators. When done correctly, biomass energy production can help mitigate many of the negative impacts of refining fossil fuels, including damage to fragile ecosystems.

Wie Biomasseenergie funktioniert

So, what is biomass energy? Essentially, biomass is just chemical energy stored in plants (and animals) that initially emanates from the sun. Photosynthesis generates plant biomass, whereas animal waste converted into biomass also comes from plants and animals that are eaten and discarded as waste through an animal’s feces or via death. Much of this biomass can be burned directly to generate heat, but it can also be converted into renewable fuels through various processes.

Quellen für Biomasseenergie sind unter anderem:

• Spezielle Energiepflanzen und landwirtschaftliche Abfälle von Pflanzen wie Algen, Mais, Sojabohnen, Switchgrass und Gehölzen werden hauptsächlich für die Herstellung von Biokraftstoffen verwendet.
• Human sewage and animal manure are used to produce methane and biogas.
• Solid waste from municipalities includes cotton clothing, discarded food, paper, tree branches, and other organic yard waste, wool, and other biogenic materials.
• Holz und Abfälle aus der Holzverarbeitung, einschließlich Sägemehl, Holzspäne, Holzpellets sowie Papier- und Zellstoffmühlen.

In many respects, energy from biomass is produced in the same way as that of fossil fuels, which are made up of long-dead plants and animals. The main difference between the two is that fossil fuels take millions of years to form and release carbon into the atmosphere when burned, whereas biomass relies on sustainable processes that remove carbon from the atmosphere. This is especially true for crops and other plants raised for energy production, which, when replanted, can make the process carbon neutral.

Verfahren zur Umwandlung von Biomasse in Energie

There are four main processes by which biomass is converted into energy. In direct combustion, burning organic matter produces heat energy. Thermochemical conversion uses biomass to produce gaseous, liquid, and solid fuels. Liquid fuels can also be made from biomass through a chemical conversion. Additionally, gaseous and liquid fuels can be made from biomass via biological conversion.

Direkte Verbrennung

The most common means for generating energy from biomass is direct combustion. Biomass can be used to create heat for buildings or industrial processes via burning it directly. Steam turbines can also use biomass for electricity generation via direct combustion.

Thermochemische Umwandlung

The two main methods for converting biomass into energy thermochemically are gasification and pyrolysis, which use thermal decomposition to produce energy from biomass feedstock. This involves heating the feedstock material within gasifiers at high temperatures and pressures. The two processes differ in the amount of oxygen present and the processing temperatures used.

Pyrolysis uses a nearly oxygen-free environment to heat biomass to 800–900°F (427–482°C), producing fuels like biodiesel, bio-oil, charcoal, methane, and hydrogen. In bio-oil production, the process uses hydrotreatments via rapid pyrolysis that raises temperatures and pressures. Hydrotreating biomass can produce renewable jet fuels, gasoline, and diesel using a catalyst.

Bei der Vergasung wird Biomasse Temperaturen zwischen 760 und 927 °C (1.400–1.700 °F) ausgesetzt. Bei diesem Verfahren werden außerdem genau dosierte Mengen an freiem Sauerstoff, Dampf oder beidem zugeführt, um sowohl Kohlenmonoxid als auch Synthesegas, ein wasserstoffreiches Gas, zu erzeugen. Dieselmotoren und Gasturbinen, die zur Stromerzeugung eingesetzt werden, können mit Synthesegas betrieben und direkt zum Heizen genutzt werden. Außerdem kann aus diesem Gas Wasserstoff für Brennstoffzellen abgetrennt werden, mit denen auch flüssige Brennstoffe hergestellt werden können.

Chemische Umwandlung

Der Umwandlungsprozess zur chemischen Umwandlung von Biomasse wird als Umesterung bezeichnet. Bei diesem Prozess werden tierische Fette, Schmierstoffe und Pflanzenöle sowie andere Fette und Öle in sogenannte Fettsäuremethylester (FAME) umgewandelt. FAME wird zur Herstellung von Biodiesel verwendet und besteht hauptsächlich aus Triglyceriden. Dabei handelt es sich um drei lange Molekülketten, die geradkettige Fettsäuren enthalten, die an ein Glycerinmolekül gebunden sind. Bei dieser Verbindung werden Sauerstoffatome deaktiviert, um den Aufbau neuer chemischer Bindungen zu ermöglichen.

Zunächst werden bei FAME die Rohstoffe ähnlich wie bei der Raffination von Speiseölen vorbehandelt. Der erste Schritt bei der Umwandlung von Biomasse mit dieser Methode besteht darin, Verunreinigungen und Abfälle zu entfernen, insbesondere Feststoffe und unverseifbare Substanzen, die in Wasser unlöslich sind, sich aber in organischen Lösungsmitteln auflösen. Bei diesem Verfahren können auch Abfallstoffe als Rohstoffe für die Herstellung von Biodiesel verwendet werden, wobei freie Fettsäuren (FFA) in FAME umgewandelt werden. Für diese Umwandlung können verschiedene Säuren verwendet werden, sowohl mit als auch ohne Katalysatoren, wobei in bestimmten Fällen hohe Temperaturen und Drücke sowie Alkohol zum Einsatz kommen.

Biologische Umwandlung

Renewable natural gas and ethanol are produced via biological processes, including fermentation. Known as biomethane or biogas, sustainable natural gas can be made using anaerobic digesters that break down microorganisms in biological material within oxygen-free environments. As a sequence of processes, anaerobic digestion is used to produce fuel in sewage treatment plants and in various livestock operations, much as fermentation is used in food and drink production. Biological processes that produce biomethane also occur naturally in landfills for solid waste, which can be captured and used like natural gas sourced for underground gas fields.

Ethanol can be used as an additive to gasoline for gasoline-powered vehicles or in certain internal combustion engines that can run on 100 percent ethanol. Most fuel ethanol is made from fermented sugars found in grain starch – commonly from barley, corn, and sorghum – as well as from sugar from sugarcane and sugar beets. Fuel-based ethanol additionally contains denaturants that make it undrinkable.

Heyl Patterson: Thermische Verarbeitungsanlagen für die Umwandlung von Biomasseenergie

Rotationskalzinatoren

Rotary calciners made by Heyl Patterson can be used in biomass processes involving combustible, oxidation-sensitive, and heat-sensitive materials. With capabilities that separate the heat source from the material, our rotary calciners are well-suited for carbonizing biomass into charcoal or for the thermal pretreatment process of torrefaction to convert biogas into a coal substitute.

Specifications for our rotary calciners include:

• Kann speziell aus Materialien hergestellt werden, die hohen Temperaturen, Korrosion oder beidem standhalten.
• Gasströmungskonstruktionen, die einen Luftstrom in derselben oder entgegengesetzten Richtung wie das Material ermöglichen
• Für Betriebstemperaturen bis zu 2200 °F (1204 °C) geeignet
• Größe von über 100 Fuß (30,48 Meter) Länge und bis zu 12 Fuß (3,6576 Meter) Durchmesser
• Verschiedene Konfigurationen für die Heizzone verfügbar
• Funktioniert in entfeuchteten, inerten, oxidierenden oder reduzierenden Prozessatmosphären

Fließbetttrockner

Heyl Patterson’s fluid bed dryers can handle free-flowing biomass materials, including those derived from grains, waste materials, and wood. Our fluid bed dryers use a fluidizing method that’s both energy-efficient and enables a high heat-transfer rate. Offering three types of fluid bed, dryers come with either a circular type, a trough-type, or a vibrating fluid bed.

Specifications for our fluid bed dryers include:

• Ermöglicht die Verwendung verschiedener Arten von Steuerungssystemen
• Zylindrische Konstruktionsvariante, die sowohl im kontinuierlichen als auch im Chargenbetrieb rückwärts mischt, was zu einem ungleichmäßigen Feuchtigkeitsgehalt führt.
• Konstruktionsoption für fluidisierte Medien, die klumpige, klebrige und andere schwer zu handhabende Materialien verarbeiten können
• Verfügt über eine Grundplatte aus Edelstahl oder einer Hochtemperaturlegierung oder eine Kuppelkonstruktion aus feuerfesten Steinen.
• Für Betriebstemperaturen des Einlassgases bis zu 2200 °F (1204 °C) geeignet
• Rechteckige Konstruktion mit Plug-Flow-Design für kontinuierlichen Durchfluss, ermöglicht verschiedene Gaseinlässe und sorgt für einen gleichmäßigen Feuchtigkeitsgehalt
• Größen bis zu einem Durchmesser von 18 Fuß (5,4864 Meter) oder einer entsprechenden Diagonale bei rechteckiger Bauweise

Rotationstrockner

As one of the most versatile rotary dryers on the market, Heyl Patterson’s rotary dryers are capable of working with an array of biomass bulk solids. Our rotary dryers allow manufacturers to specify the moisture content at both the starting and finishing stages, biomass temperature, air temperature, air velocity, and retention time. Designs for our rotary dryers include external or internal water-cooled, counter-current air-swept, or combined cooling via both air and water.

Specifications for our rotary dryers include:

• Airflow systems that are forced-draft, induced-draft, or a combination of both
• Ermöglicht die Verwendung verschiedener Arten von Steuerungssystemen
• Verfügt über ein Hebeflug-Design, das Materialtests nutzt, um eine bessere Effizienz beim Transportieren und Trocknen zu erzielen.
• Gas flow designs that allow airflow in the same or opposite direction to the material
• Für Betriebstemperaturen des Einlassgases bis zu 2200 °F (1204 °C) geeignet
• Größe von über 100 Fuß (30,48 Meter) Länge und bis zu 16 Fuß (4,8768 Meter) Durchmesser

Heyl Patterson makes a variety of other thermal processing equipment, including industrial dryers and flash dryers. To learn more about our products and services, contact our team today.

Last updated on April 6th, 2026 at 12:48 pm