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[[Datei:Holzvergaser_Güssing.jpg|miniatur|hochkant|Holzvergaser Güssing (2006)]]
[[Datei:Holzvergaser Villach Firma Ortner 15,5 MW.JPG|mini|hochkant|Holzvergasungsanlage Villach, 15,5 MW BWL, (2010)]]
'''Biomassevergasung''' bezeichnet eine [[Biomassekonversion|thermo-chemische Umwandlung]] von [[Biomasse]] in ein brennbares Produktgas ([[Brenngas]]) mit Hilfe eines Vergasungs- oder Oxidationsmittels (meist [[Luft]], [[Sauerstoff]], [[Kohlendioxid]] oder [[Wasserdampf]]).<ref name="Kaltschmitt 378" />

Da sowohl historisch als auch aktuell vor allem Holz als Biomasse zum Einsatz kommt, spricht man in der Regel auch von '''Holzvergasung.'''

Über die [[Vergasen|Vergasung]] kann die als [[Festbrennstoff]] vorliegende Biomasse in einen gasförmigen [[Sekundärbrennstoff]] umgewandelt werden, der in verschiedenen Nutzungsoptionen wie bsp. der Stromerzeugung oder als [[Kraftstoff|Kraft-]] und [[Kraftstoff|Treibstoff]] (Brenngas) oder für die Nutzung als [[Synthesegas]] für die chemische [[Synthese (Chemie)|Synthese]] effizienter eingesetzt werden kann.<ref name="Kaltschmitt 378" /> Analoge Verfahren existieren auch für andere Festbrennstoffe, speziell für die Vergasung von Kohle ([[Kohlevergasung]]).

Letztlich geht jedem Verbrennungsprozess von Biomasse ein Vergasungsprozess voraus, da nicht diese selbst, sondern grundsätzlich nur die aus der Biomasse austretenden Gase brennbar sind.<ref name="Geitmann">Sven Geitmann: ''Erneuerbare Energien.'' Hydrogeit-Verlag, Oberkrämer 2010; S. 149–150. ISBN 978-3937863146</ref>

== Geschichte ==
[[Datei:Holzvergaser.JPG|mini|hochkant|Holzvergaser an einem [[Opel P4]] (1940)]]
[[Datei:Noerdlingen Eisenbahnmuseum 1659.jpg|mini|hochkant|Holzvergaserlokomotive im [[Bayerisches Eisenbahnmuseum|Bayerischen Eisenbahnmuseum]] in Nördlingen. Das Fahrzeug wurde 1916 von [[Deutz AG|Deutz]] für den [[Benzol]]betrieb gebaut und 1935 von [[Georges Imbert|Imbert]] in Köln umgebaut]]

Die Holzvergasung wurde Ende des 18. Jahrhunderts von [[Philippe Lebon]] entwickelt.<ref>FTP: {{Webarchiv | url=http://www.ftd.de/wissen/:energie-der-zukunft-strom-aus-tanne-und-fichte/188801.html?mode=print | archive-is=20130915165206 | text=Energie der Zukunft: Strom aus Tanne und Fichte}}, 28. April 2013, abgerufen am 15. September 2013.</ref><ref>{{Webarchiv|url=http://www.wasistwas.de/archiv-technik-details/die-erste-gasheizung.html |wayback=20160118050202 |text=''Die erste Gasheizung'' }} auf wasistwas.de, abgerufen am 15. September 2013.</ref>

Im 19. Jahrhundert wurden etwa durch die Holzverkohlung viele wichtige Rohstoffe für die Chemiewirtschaft wie [[Methanol]] (Holzgeist), [[Aceton]] und [[Essigsäure]] erzeugt. Das Hauptprodukt der Holzverkohlung, die [[Holzkohle]], findet unter anderem als [[Aktivkohle]] immer noch wichtige Anwendungsbereiche.

Insbesondere in Kriegs- und Krisenzeiten mit Treibstoffmangel werden Fahrzeuge zumeist in Eigeninitiative mit einem improvisierten Holzvergaser ausgestattet. Sogar die [[Deutsche Reichsbahn (1920–1945)|Deutsche Reichsbahn]] erprobte den Einsatz von Holzkohlevergasern an Rangierlokomotiven der Baureihe [[Kleinlokomotive|Köf II]] in den 1930er und 1940er Jahren (siehe auch: [[Gasmotor]]).

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Datei:Adler Diplomat 3 GS mit Holzgasgenerator-hinten rechts.JPG|[[Adler Diplomat]] 3 GS mit Holzgasgenerator (1941)
Datei:Bundesarchiv Bild 183-V00670A, Berlin, Auto mit Holzgasantrieb.jpg|Holzgasantrieb in Berlin (1946)
Datei:Bundesarchiv Bild 183-V00670, Berlin, Pkw mit Holzgasantrieb.jpg|Ansicht von vorne links
</gallery>

Holzgas wurde unter anderem dazu benutzt, [[Verbrennungsmotor]]en von [[Kraftfahrzeug]]en [[Antrieb|anzutreiben]]. Die Generatoren wurden außen an die Karosserie gebaut oder als Anhänger mitgeführt. Die technische Anlage dazu, der Holzvergaser, wurde mit [[Brennholz]] befüllt und funktionierte als Festbettvergaser. Durch Erhitzen entwich aus dem Holz das brennbare Gasgemisch ([[Holzgas]]), dessen Bestandteile hauptsächlich aus dem nicht brennbaren [[Stickstoff]] der Luft, [[Kohlenstoffdioxid]], brennbarem [[Kohlenstoffmonoxid]] (zusammen ca. 85 %) und [[Methan]] sowie kleineren Anteilen von [[Ethen|Ethylen]] und [[Wasserstoff]] bestanden. Bis in die frühen 1950er Jahre waren in Deutschland mit Sonderführerschein etliche Kleinlastwagen im Einsatz, für die nur geprüfte und freigegebene [[Buchenholz]]scheite verwendet werden durften. Hierbei konnte ca. ein Liter Benzin durch die aus 3 kg Holz gewonnene Gasmenge ersetzt werden.
{{Siehe auch|Kraftfahrzeug mit Holzgasgenerator}}
<gallery>
Datei:Opel-Kadett-mit-Holzvergaser.jpg|[[Opel Kadett C|Opel Kadett City]] mit Holzgasantrieb
Datei:Ford Model A 1928 Wood Gas 01.jpg|[[Ford Modell A (1928–1931)|Ford Model A 1928]] mit Holzgasantrieb
Datei:Fotothek df pk 0000300 026.jpg|Lkw mit Holzgasantrieb
Datei:1937 Chevrolet HS 157 D Lastbil KRX897.jpg|Chevrolet HS 157D Lkw Baujahr 1937 in Schweden
Datei:Helsinki häkäpönttö 2.4.2010 003.jpg|Moderner Pkw mit Holzvergaser
</gallery>

Im Rahmen der Diskussion um die zunehmende Nutzung von [[Nachwachsender Rohstoff|nachwachsenden Rohstoffen]] zum Ende des 20. und Beginn des 21. Jahrhunderts wurde auch die Holzvergasung sowie die Vergasung anderer organischer Stoffe, vor allem von organischen Reststoffen, zur Gewinnung von gasförmigen Brennstoffen zur Wärme- und Stromerzeugung erneut diskutiert und in einzelnen Demonstrationsanlagen realisiert. Aufbauend auf dieser rein energetischen Nutzung wurde zudem die Nutzung des Produktgases als Rohstoff für die chemische Synthese von Biokraftstoffen und Produkten der chemischen Industrie anvisiert und soll in naher Zukunft vor allem für [[BtL-Kraftstoff]]e, [[Dimethylether]] und Methanol auch realisiert werden. Durch eine anschließende [[Methanisierung]] und Aufbereitung kann es auch als [[Substitute Natural Gas]] (SNG) in das Erdgasnetz eingespeist werden. Bei hochwertigen Produktgasen, die über 50 % Wasserstoff enthalten, wird auch vom so genannten [[Biowasserstoff]] gesprochen.

Mittlerweile werden effiziente Heizkessel mit Holzvergaser auch für Privathaushalte angeboten.<ref>{{cite web | url=http://www.holzvergaser.org/holzvergaserkessel.php | title=Der Aufbau eines Holzvergaserkessel | accessdate=2022-06-04 | work=holzvergaser.org | offline= | archiveurl=https://web.archive.org/web/20151127203823/http://www.holzvergaser.org/holzvergaserkessel.php | archivedate=2015-11-27 | language=de }}</ref>

== Prozessbeschreibung ==
Die Vergasung von Biomasse setzt nach der Trocknung bei Temperaturen von 150 °C ein, wobei erst Wasserdampf und Sauerstoff austreten. Bei höheren Temperaturen werden die Festbestandteile der Biomasse, vor allem das [[Lignin]] und die [[Cellulose]], vergast.<ref name="Geitmann" /> Dieses Gas entzündet sich, sobald Sekundärluft zugeführt wird, die [[Zündtemperatur]] liegt bei 230 °C bis 280 °C.

Bei der technischen Biomassevergasung handelt es sich um eine Teilverbrennung mit Hilfe eines Vergasungs- oder Oxidationsmittels (meist [[Luft]], [[Sauerstoff]], [[Kohlendioxid]] oder [[Wasserdampf]]) ohne Entzündung bei Temperaturen von 700 °C bis 900 °C, bei der diese nicht wie bei der [[Verbrennung (Chemie)|Verbrennung]] zu Kohlendioxid (CO2), sondern im Wesentlichen zu [[Kohlenmonoxid]] (CO) [[Oxidation|oxidiert]] wird.<ref name="Kaltschmitt 378">Hermann Hofbauer, Martin Kaltschmitt, Thomas Nussbauer: ''Thermo-chemische Umwandlungsprozesse.'' In: Martin Kaltschmitt, Hans Hartmann, Hermann Hofbauer (Hrsg.): ''Energie aus Biomasse. Grundlagen, Techniken und Verfahren.'' Springer Verlag, Berlin und Heidelberg 2009; S. 377–378. ISBN 978-3-540-85094-6.</ref> Weitere Komponenten des entstehenden Gases sind [[Wasserstoff]] (H2), Kohlendioxid (CO2), [[Methan]] (CH4), Wasserdampf (H2O) sowie abhängig von der eingesetzten Biomasse und vom Vergasungsverfahren eine Reihe von organischen Substanzen in unterschiedlicher Konzentration. Als fester Rückstand bleiben [[Asche]] und Reste von [[Pflanzenkohle]]. Bei Temperaturabsenkung des Prozessgases kondensiert der Wasserdampf, gemischt mit organischen Bestandteilen, zu einem [[Teer]] bzw. zu einem organisch belasteten [[Holzgaskondensat]].

Das brennbare Produktgas kann in einem anschließenden Prozess durch eine Verbrennung (Brenngas) oder eine chemische Synthese ([[Synthesegas]]) unter Abgabe von Energie ([[exotherm|exothermer Prozess]]) weiter oxidiert werden.<ref name="Kaltschmitt 378" /> Erfolgt die Vergasung mit Luft, so wird das dadurch mit [[Stickstoff]] verdünnte Produktgas häufig auch als [[Schwachgas]] (LCV, Low Calorific Value Gas) bezeichnet.

=== Hydrothermale Vergasung ===
{{Hauptartikel|Hydrothermale Karbonisierung}}
Die Hydrothermale Vergasung stellt einen Sonderfall der Biomassevergasung dar, bei der nasse Biomasse zu Wasserstoff und Methan umgesetzt werden soll. Die [[Biokonversion]] erfolgt bei Temperaturen von 400 °C bis 700 °C und Drücken von 200 bar bis 300 bar durch die Reaktion mit [[Überkritisches Wasser|überkritischem Wasser]], wodurch eine nahezu vollständige Umsetzung der organischen Bestandteile der Biomasse erreicht wird.<ref name="Kaltschmitt 378" />

=== Luftüberschusszahl ===
Die [[Verbrennungsluftverhältnis|Luftüberschusszahl]] <math>\lambda</math> des Vergasungsprozesses sowie der ''hydrothermalen Vergasung'' ist kleiner als eins und größer als null, während sie bei einer vollständigen Verbrennung größer oder gleich eins und bei einer [[Pyrolyse]] gleich null ist.<ref name="Kaltschmitt 378" />

== Rohstoffe ==
Als Rohstoffe kommen bei der Biomassevergasung vor allem [[Lignocellulose|lignocellulosereiche]] [[Agrarrohstoff]]e, sowie [[Waldrestholz]], [[Restholz]], aber auch z. B. [[Klärschlamm]],<ref>{{Webarchiv|url=http://www.aoew.de/media/Themen/Mannheim_Praesentation_Bundes-SGK_28-29_03_2014-Bonn_Klaerschlammvergasung_ueberarbeitet.pdf |wayback=20170118125216 |text=''Anlage zur Klärschlammvergasung'' }} (PDF; 486 kB), auf aoew.de, abgerufen am 18. Januar 2017.</ref> [[Ditten]] und [[Pferdeapfel|Pferdeäpfel]]<ref>{{Webarchiv|url=http://www.energiezukunft.eu/biomasse/biogas/biogas-aus-pferdeaepfeln-gn103163/ |wayback=20170118125219 |text=''Biogas aus Pferdeäpfeln'' }} auf energiezukunft.eu, abgerufen am 18. Januar 2017.</ref> in Betracht. Bei ersterem handelt es sich vor allem um [[halmgutartige Biomasse]] wie [[Stroh|Getreide-]] und [[Maisstroh]] sowie andere Restprodukte des landwirtschaftlichen Getreideanbaus. Hinzu kommen [[Energiepflanze]]n wie [[Riesen-Chinaschilf]] (''Miscanthus × giganteus'') sowie [[Pappelholz|Pappel-]] und [[Weidenholz]] aus dem Anbau in [[Kurzumtriebsplantage]]n. Auch die Nutzung von organischen [[Abfall]]strömen aus Industrie und Haushalt z. B. [[Altholz]] und [[Grün-Abfall|Grünabfälle]] (Küchen-, Gartenabfälle, [[Rasen]]schnitt, Laub, Sträucher- und Baumschnitt) zur Biomassevergasung befindet sich in der Diskussion und sogar Abfall(kunst-)stoffe können verwertet werden.<ref>{{Webarchiv|url=https://www.bine.info/fileadmin/content/Publikationen/Projekt-Infos/2016/Projekt_05-2016/ProjektInfo_0516_internetx.pdf |wayback=20170118064253 |text=''Synthesegas aus Abfallkunststoffen erzeugen'' }} (PDF; 992 kB), auf bine.info, abgerufen am 18. Januar 2017.</ref>

Bisherige Biomassevergasungsanlagen sind auf die Vergasung von [[Holz]] in Form von [[Rohholz|Forstholz]] und Restholz ausgelegt, die als [[Hackschnitzel|Holzhackschnitzel]] zugeführt werden. Bei dieser Form der Biomassevergasung spricht man entsprechend von Holzvergasung.

Für die Vergasung muss die Biomasse vorbehandelt werden. Dies geschieht nach der Bereitstellung durch die Trocknung und die Zerkleinerung der Biomasse zu Partikeln, die im Vergaser eine möglichst große Oberfläche und ein kleines Volumen haben sollten. Insbesondere für die Nutzung im [[Flugstrom]]reaktor müssen die Partikel staubfein gemahlen und in ein [[Slurry]] überführt werden.

Im Hinblick auf die Novellierung der Klärschlammverordnung in Deutschland, die 2017 erfolgte, ist auch die Klärschlammvergasung zunehmend in den Fokus geraten. Dabei wird auch die Rückgewinnung des Phosphors betrachtet.<ref>{{Webarchiv|url=https://www.vivis.de/wp-content/uploads/VvK/2018_VvK_131-164_Quicker |wayback=20201021110713 |text=Thermische Verwertung von Klärschlamm – Überblick und Einordnung bestehender Verfahren, Seite 155, abgerufen am 19. Oktober 2020 }}</ref>

== Technik ==
Die meisten Holzvergaseranlagen erzeugen die zur Vergasung benötigte Energie durch eine teilweise Verbrennung des Holzes unter Luftmangel. Abhängig von dem verwendeten Vergasungsmittel entstehen unterschiedliche Produktgase mit entsprechend unterschiedlicher Qualität, die für die nachfolgende Nutzung von Bedeutung sind. So enthält das Produktgas bei der Verwendung von Luft (21 % Sauerstoff, 79 % Stickstoff) einen sehr hohen Stickstoffanteil, der nicht zum [[Heizwert]] des Gases beiträgt und die Wasserstoffausbeute reduziert. Dagegen beinhalten die Produktgase bei der Nutzung von Sauerstoff und Wasserdampf keinen Stickstoff und haben entsprechend einen höheren Heizwert und eine hohe Wasserstoffausbeute.<ref name="Kaltschmitt 600">Hermann Hofbauer, Alexander Vogel, Martin Kaltschmitt: ''Vergasung. Vergasungstechnik.'' In: Martin Kaltschmitt, Hans Hartmann, Hermann Hofbauer (Hrsg.): ''Energie aus Biomasse. Grundlagen, Techniken und Verfahren.'' Springer Verlag, Berlin und Heidelberg 2009; S. 600–601. ISBN 978-3-540-85094-6.</ref>

Das erzeugte Gas wird abgekühlt, wobei Wasserdampf und Kohlenwasserstoffe kondensieren, und gefiltert, danach wird es seiner Verwendung zugeleitet. Die Aufbereitung und Reinigung dieses Kondensates stellt bei großen Anlagen einen wesentlichen Teil der Anlagentechnik dar, da es organische Schadstoffe ([[Phenole]] oder [[Ammonium]]verbindungen) enthält, die gezielt entsorgt werden müssen, zum Beispiel in einer [[Kläranlage]] oder einer [[Thermische Nachverbrennung|thermischen Nachverbrennung]].

=== Allotherme und autotherme Vergasung ===
Auf der Basis der Art der Wärmebereitstellung für den Vergasungsprozess lassen sich Vergasertypen in [[allotherm]]e und [[autotherm]]e Vergaser unterscheiden. Bei der allothermen Wärmezufuhr wird die [[Prozesswärme]] von außen zugeführt, während sie bei der autothermen Variante durch Teilverbrennung des Einsatzmaterials erzeugt wird.

Bei der allothermen Vergasung wird die erforderliche Wärme für den Vergasungsvorgang über einen Wärmeübertrager eingebracht. Neuere Entwicklungen arbeiten mit [[Wärmerohr]]en (Heatpipe), die über eine hohe Wärmestromdichte verfügen. Wesentlicher Vorteil dieses Verfahrens ist die Erzeugung von Prozessgas mit hohem Heizwert (hauptsächlich Wasserstoff und Kohlenmonoxid). Durch den allothermen Wärmeeintrag wird das Prozessgas nicht mit zusätzlichem Rauchgas durch die Verbrennung beaufschlagt.

Ein ähnliches Verfahren ist die Wärmeeinbringung durch Wasserdampf oder durch Partikeleintrag. In den meisten Fällen werden die Rückstände der Vergasung ([[Koks]]) dem [[Dampferzeuger]] als Energiemedium zugeführt. Dadurch erhöht sich der [[Kaltgaswirkungsgrad]] erheblich.

=== Vergasertypen ===
Für die Biomassevergasung können unterschiedliche technische [[Vergaser]] eingesetzt werden, die sich vor allem durch die Art des Kontakts zwischen Biomasse und Vergasungsmittel (Luft, Sauerstoff oder Wasserdampf) unterscheiden. Dabei werden in der Regel drei grundsätzliche Reaktortypen genutzt:

* [[Holzvergaserkessel|Festbettvergaser]]
* [[Wirbelschichtvergaser]]
* [[Flugstromvergaser]]

==== Festbettvergaser ====
[[Datei:Holzvergaser.png|miniatur|hochkant=1.4|Prinzip des Festbettvergaserkessels]]
Im Festbettvergaser liegen die Brennstoffe wie in einem normalen Feuer[[ofen]] auf einem Gitterrost.
[[Datei:Gegenstromverfahren.png|miniatur|links|Holzgasgewinnung mittels Gegenstromverfahren]][[Datei:Gleichstromverfahren.png|miniatur|links|Holzgasgewinnung mittels Gleichstromverfahren]]
Im [[Gegenstromprinzip (Verfahrenstechnik)|Gegenstromverfahren]] wird die Luft durch den Gitterrost und das verbrennende Holz gesaugt. Die darüber liegenden Holzschichten verbrennen nur teilweise und ver[[schwelen]] zu Produktgas, das am oberen Ende des Ofens abgesaugt wird. Luft und Produktgas bewegen sich in entgegengesetzter Richtung (im Gegenstrom) zum langsam absinkenden Holz. Das entstehende Gas hat eine relativ ''niedrige Temperatur'' von meistens etwa 100 °C und enthält wegen der stattfindenden Trocknung und Verschwelung des Holzes entsprechend viel Wasserdampf und organische Bestandteile, die bei weiterer Abkühlung zum [[Holzgaskondensat]] kondensieren. Das Kondensat ist in der Regel recht sauer mit einem pH-Wert um 3, der im Wesentlichen durch [[Ameisensäure|Ameisen-]] und [[Essigsäure]]bestandteile verursacht ist.

Im [[Wärmeübertrager|Gleichstromverfahren]] wird die Luft unmittelbar über dem Gitterrost direkt in die heiße Vergasungszone des Ofens zugeführt und unter dem Gitterrost abgesaugt. Produktgas und Luft bewegen sich im Bereich des Gitterrostes in gleicher Richtung (im ''Gleichstrom''). Die Temperatur des Produktgases liegt hier wesentlich höher (mehrere hundert °C) und das Gas enthält, da es vor dem Verlassen des Ofens eine sehr ''hohe Temperatur'' hat, deutlich weniger organische Bestandteile im Kondensat. Das Kondensat hat hier leicht basische pH-Werte, die auf [[Ammonium]]verbindungen zurückzuführen sind, die in der (wegen des Sauerstoffmangels) [[Reduktion (Chemie)|reduzierenden]] Atmosphäre der heißen Zone entstehen. Moderne Festbettvergaser erreichen Verfügbarkeiten von bis zu 8000h (Volllast) pro Jahr. Eine Datenbank mit allen Biomassevergasungsanlagen wird von IEA Task 33 unterhalten.

==== Wirbelschichtvergaser ====
{{Siehe auch|Wirbelschicht}}

Beim Wirbelschichtvergaser handelt es sich im Prinzip um eine [[Wirbelschichtfeuerung]], die mit Luftmangel betrieben wird und so durch die unvollständige Verbrennung des Holzes als Abgas das gewünschte Produktgas liefert. Die Brennstoffe werden mit einer Partikelgröße von weniger als 40 Millimeter, also in Form von [[Hackschnitzel]]n oder [[Sägemehl]], und einem Wassergehalt von mindestens 25 % in die Brennkammer eingebracht und mit heißem Sand vermischt. Das Produktgas wird bei einer Temperatur von etwa 900 °C produziert.<ref name="Geitmann" />

Diese Technik wird vor allem bei Energieanlagen im Leistungsbereich von 1,5 bis 3 MW angewendet, der elektrische Wirkungsgrad liegt bei etwa 30 % und damit deutlich höher als bei konventionellen, biomassebefeuerten Dampfkraftanlagen.<ref name="Geitmann" />

==== Flugstromvergaser ====
{{Hauptartikel|Flugstromvergaser}}

Beim Flugstromvergaser wird der Brennstoff als Staub, [[Slurry]] oder als Paste über einen Brenner in den Vergasungsraum eingebracht, wodurch die Vergasungsprozesse in einer so genannten Staubwolke stattfinden. Diese Form der Zuführung bedarf einer entsprechenden Vorbehandlung der Biomasse, um über ein [[Pneumatik|pneumatisches System]] in den Vergaser eingebracht zu werden und dort in sehr kurzer Zeit vergast zu werden.

== Gasnutzung ==
Das in der Biomassevergasung entstehende Gas kann sowohl energetisch als auch stofflich genutzt werden.

=== Energetische Nutzung durch Verbrennung ===
Die derzeit übliche Verwendung für das Gasgemisch der Biomassevergasung ist die Verbrennung in entsprechenden Verbrennungsanlagen zur Erzeugung von Wärme (Dampf) und [[Elektrischer Strom|elektrischem Strom]], wobei über eine [[Kraft-Wärme-Kopplung]] ein sehr hoher [[Wirkungsgrad]] der Energieumsetzung erreicht wird.

Alternativ dazu kann das Gasgemisch der Biomassevergasung in [[Festoxidbrennstoffzelle]]n direkt zu Strom umgewandelt werden. Die Auslegung der Gasreinigung richtet sich dabei nach dem verwendeten Vergasungsverfahren sowie dem verwendeten Festoxidbrennstoffzellentyp. Das Wirkprinzip dieser Technologie wurde bereits 2004 in Versuchen mit Gegenstromvergasern und planaren Festoxidbrennstoffzellen nachgewiesen.<ref>Florian Nagel: ''Electricity from wood through the combination of gasification and solid oxide fuel cells.'' Dissertation, Eidgenössische Technische Hochschule ETH Zürich, Nr. 17856, 2008, {{DOI|10.3929/ethz-a-005773119}}.</ref>

Außer bei der direkten Verbrennung des noch heißen Gases (realisiert in modernen Holzfeuerungsanlagen in der ''zweistufigen Verbrennung'', bei der in der ersten Stufe die Vergasung des Holzes unter Sauerstoffmangel, in der zweiten Stufe mit Sauerstoffüberschuss zu vollständiger und schadstoffarmer Verbrennung stattfindet) fällt bei der Gasabkühlung in allen übrigen Nutzungsverfahren in nicht unerheblicher Menge (ca. 0,5 Liter pro kg eingesetztem Holz) [[Holzgaskondensat]] an, das in eigenen Anlagen umweltgerecht entsorgt werden muss, z. B. in Kläranlagen.

=== Nutzung als Synthesegas ===
{{Hauptartikel|Synthesegas}}

Außerdem kann ein Produktgas aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff für die chemische [[Synthese (Chemie)|Synthese]] verschiedener Produkte als [[Synthesegas]] eingesetzt werden. Die stoffliche Nutzung von Synthesegas aus der Biomassevergasung befindet sich derzeit noch in der Entwicklung, entsprechende Anlagen finden sich derzeit nur im Labor- und Demonstrationsmaßstab. Die großtechnische Herstellung und Verwendung von CO/H2-Synthesegas findet derzeit entsprechend ausschließlich auf der Basis von [[Erdgas]] und anderen fossilen Energieträgern wie [[Kohle]] und [[Naphtha]] statt.

Bei den chemisch-technischen Nutzungsoptionen handelt es sich vor allem um die [[Wasserstoffherstellung]] und die darauf aufbauende Produktion von [[Ammoniak]] nach dem [[Haber-Bosch-Verfahren]], die [[Methanolsynthese]], verschiedene [[Oxosynthese]]n sowie die Produktion von [[Biokraftstoff]]en ([[BtL-Kraftstoff]]e) und anderen Produkten über die [[Fischer-Tropsch-Synthese]]:

[[Datei:BtL-Verfahrensschema.svg|mini|hochkant=1.4|Verfahrensschema der Herstellung von BtL-Kraftstoffen]]
# in der [[Ammoniak]]synthese nach dem [[Haber-Bosch-Verfahren]]
#* <math>\mathrm{N_2 + 3 \ H_2 \longrightarrow 2 \ NH_3}</math>
# in der [[Methanolsynthese]]
#* <math>\mathrm{CO + 2 \ H_2 \longrightarrow CH_3OH}</math>
# in der [[Oxosynthese]]
#* <math>\mathrm{R{-}CH{=}CH_2 + CO + H_2 \longrightarrow R{-}CH_2CH_2CH{=}O}</math>
# in der [[Fischer-Tropsch-Synthese]]
#* <math>\mathrm{n \ CO + (2n+1) \ H_2 \longrightarrow C_nH_{2n+2} + n \ H_2O}</math>

Neben diesen chemisch-technischen Anwendungsbereichen kann Synthesegas auch über eine [[Synthesegas-Fermentation]] biotechnologisch genutzt werden. Produkte dieser Option können bsp. Alkohole wie [[Ethanol]], [[Butanol]], [[Aceton]], organische Säuren und [[Biopolymere]] sein. Diese Nutzung befindet sich derzeit ebenfalls noch im Entwicklungsstadium und wird entsprechend großtechnisch noch nicht genutzt.

=== Biokraftstoffe ===
Auch bei der Produktion von Biokraftstoffen wird das in der Vergasung entstehende Produktgas als Synthesegas in den bereits beschriebenen Syntheseprozessen genutzt. Hierbei stehen sowohl gasförmige Kraftstoffe wie [[Biowasserstoff]], [[Substitute Natural Gas]] (Methan, SNG) und [[Dimethylether]] wie auch Flüssigkraftstoffe wie [[Methanol]] und BtL-Kraftstoffe im Fokus.<ref name="Kaltschmitt 599">Hermann Hofbauer, Alexander Vogel, Martin Kaltschmitt: ''Vergasung.'' In: Martin Kaltschmitt, Hans Hartmann, Hermann Hofbauer (Hrsg.): ''Energie aus Biomasse. Grundlagen, Techniken und Verfahren.'' Springer Verlag, Berlin und Heidelberg 2009; S. 599–600. ISBN 978-3-540-85094-6.</ref>

Biowasserstoff wird aus dem Synthesegas über eine [[Dampfreformierung]] gewonnen, Methan kann über eine [[Methanierung]] des Gases produziert werden. Zur Herstellung von Methanol und Dimethylether wird die [[Methanolsynthese]] eingesetzt. BtL-Kraftstoffe werden über die [[Fischer-Tropsch-Synthese]] hergestellt, wobei aufgrund der Prozessparameter sowohl [[Motorenbenzin|Benzin]]- wie auch [[Dieselkraftstoff|Diesel]]fraktionen hergestellt werden können.

== Siehe auch ==
* [[Torrefizierung]]
* [[Pyrokohle]]
* [[Kraftstoff#Alternative Kraftstoffe|Alternative Kraftstoffe]]
* [[Pyrolyse|Verschwelung]] (Pyrolyse)

== Literatur ==
* Hermann Hofbauer, Alexander Vogel, [[Martin Kaltschmitt]]: ''Vergasung.'' In: Martin Kaltschmitt, Hans Hartmann, Hermann Hofbauer (Hrsg.): ''Energie aus Biomasse. Grundlagen, Techniken und Verfahren.'' Springer Verlag, Berlin und Heidelberg 2009, S. 599–669, ISBN 978-3-540-85094-6.
* Heinz Hiller u. a.: ''Gas Production.'' In: ''[[Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry]].'' Wiley-VCH, Weinheim 2005, {{DOI|10.1002/14356007.a02_143.pub2}}.
* Christopher Higman, Maarten van der Burgt: ''Gasification.'' 2. Auflage, Gulf Professional Publishing 2008. ISBN 978-0-7506-8528-3.
* T. Metz: ''Allotherme Vergasung von Biomasse in indirekt beheizten Wirbelschichten.'' TU München, 2006, [https://www.energetische-biomassenutzung.de/fileadmin/user_upload/Optmierung_Achental/Dokumente/Dissertation_Thomas_Metz_mit_Anhang_intern.pdf online] (PDF; 2,76 MB), auf energetische-biomassenutzung.de, abgerufen am 15. Januar 2017.
* [[Ralf Röger]]: ''Umweltrechtliche Fragestellungen bei der Errichtung von Holzvergasungsanlagen.'' In: Reinhard Hendler, Peter Marburger, Michael Reinhardt, Meinhard Schröder (Hrsg.): ''Jahrbuch des Umwelt- und Technikrechts.'' 2005, S. 361–381, ISBN 978-3-503-08753-2.

== Weblinks ==
{{Commonscat|Wood gas|Holzvergasung}}
* [https://www.energie-lexikon.info/biomassevergasung.html ''Biomassevergasung''] auf energie-lexikon.info, abgerufen am 15. Januar 2017.
* [http://mediathek.fnr.de/media/downloadable/files/samples/m/_/m_scheitholz-2012web_1.pdf ''Marktübersicht Scheitholzvergaser 2012''] (PDF-Datei; 3,05 MB) Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe FNR
* [https://web.archive.org/web/20050502125517/http://www.uni-protokolle.de/nachrichten/id/41665/ ''Holzvergaser für Blockheizkraftwerke'' – Artikel der Fraunhofer-Gesellschaft] enthält Kontaktadresse der FhG
* [http://www.fee-ev.de/arbeitsgruppen/vergasung-von-biomasse ''Vergasung von Biomasse''] Arbeitsgruppe der Fördergesellschaft für erneuerbare Energien
* [https://www.holzgas.ch/ ''Opel Kadett und Ford Model A, betrieben mit Holzgas''] Beispiel für den Aufwand
* [http://www.holzgasjournal.de/download/Bericht_Joos-Vergaser.pdf Dobelmann / Böttger: ''Der Joos Vergaser im wissenschaftlichen Dauertest'']

== Einzelnachweise ==
<references responsive />

[[Kategorie:Chemisch-technisches Verfahren]]
[[Kategorie:Biogastechnik]]

Biomassevergasung - Versionsgeschichte

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