Analyse und Modellierung der initialen Selbsterwärmung in Biomassehaufwerken aus Holzhackschnitzeln (AiF)

Bisher  wurde  Biomasse  als  beschränkte  Ressource  bezüglich  ihres  Anteils  am  Energiemix angesehen, da aus ökonomischen und ökologischen Gründen vorwiegend  lokale Wertschöpfungsketten zugrunde gelegt wurden. Gerade  im Bereich  fester, stückiger Biomasse  in Form von Holzhackschnitzeln und Pellets zeichnet sich jedoch immer deutlicher die Ausbildung eines internationalen Marktes ab. Aufgrund steigender Nachfrage innerhalb der Europäischen Union werden  Biomasseimporte  aus  den  westlichen  Teilen  der  Russischen  Föderation  sowie  aus Nord-  und  Südamerika  zunehmend  an  Bedeutung  gewinnen.  Vor  dem  Hintergrund  dieses Szenarios  ist  es  erforderlich,  sich  intensiver mit  der  Transportkette  stückiger  Biomasse  und insbesondere deren Lagerung zu beschäftigen.

Innerhalb der Transportkette kommt es bei der Lagerung von Holzhackschnitzeln oder Pellets, die in der Regel in großen Haufwerken erfolgt, zu Degradationsvorgängen. Dabei werden ganz allgemein qualitative sowie quantitative Verluste durch die Stoffwechselaktivität von Mikroorganis-men verursacht. Ein bisher noch nicht ausreichend beschriebener Vorgang  in Biomasselager-stätten,  der  ausgehend  von  einer  biologischen  Wärmefreisetzung  eine  (möglicherweise durch mikrobielle Stoffwechselprodukte katalysierte)  thermochemische Reaktion  initiiert, kann zu lokalen Temperaturerhöhungen bis hin zu einer Selbstentzündung führen. Die Selbsterwärmung  ist  bei  gemäßigten  Außentemperaturen  auf mikrobiologische  Vorgänge  und physikalische  Effekte  beschränkt.  Bei  höheren  Temperaturen  spielen  zunehmend  exotherme  chemische Reaktionen eine wichtige Rolle. Bedingt durch komplexe Zusammenhänge in den teilweise sehr unterschiedlichen Lagerstätten, stellen die bisher bekannten Untersuchungen eine nur unzureichende Datengrundlage  für  sichere Aussagen  und  zuverlässige Beschreibungen  des Selbsterwärmungsprozesses dar. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, die Vorgänge in Biomasselagerstätten, insbesondere die Zusammenhänge  zwischen  Feuchtigkeit,  Temperaturanstieg  und  möglichen  Strömungen  zu untersuchen und mit Hilfe numerischer Verfahren einen besseren Einblick  in die Vorgänge inner-halb  der  Biomassehaufwerke  zu  gewinnen.  Als  Biomasse  werden  Holzhackschnitzel  als kommerziell  bedeutsames Schüttgut  ausgewählt. Die Ergebnisse  der  Simulation  können mit Freilanddaten verglichen werden und erlauben ein besseres Verständnis der Trocknungs- und Temperaturverteilungsvorgänge  innerhalb  der  Biomasselagerstätte.  Daraus  lassen  sich  im Erfolgsfall  verfahrenstechnische  Strategien  ableiten,  die  zu  einer  sicheren  und  verlustarmen Lagerung beitragen. Die Parameterkonstellation, die zur Selbstentzündung führt, ist dabei von besonderem Interesse. Die Erforschung der Stoffwechselvernetzung innerhalb der mikrobiellen Biozönose (Lebensgemeinschaft von Lebewesen) und deren Beeinflussung sind Sekundärziele.