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Bewertung von Syntheserouten auf Basis von Exergiebilanzen

ISBN: 978-3-86359-290-5

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Kurzübersicht

Erdöl ist heute die Hauptrohstoffquelle in der chemischen Industrie. Eine alternative Kohlenstoffquelle ist Biomasse. Bestehende Syntheserouten und Prozesse müssen bei dem Einsatz von Biomasse neu entwickelt werden. Eine frühzeitige Bewertung der Syntheserouten erleichtert die Steuerung der Forschungs- und Entwicklungsarbeiten. Ein geeignetes Maß für eine solche Bewertung basiert auf Exergiebilanzen. In dieser Arbeit werden allgemeine Prinzipien für exergetisch vorteilhafte Routen abgeleitet.

Bewertung von Syntheserouten auf Basis von Exergiebilanzen

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Details

Chemische Erzeugnisse basieren heute zum größten Teil auf Erdöl. Einerseits ist Erdöl eine endliche Ressource, andererseits ist die Nutzung von fossilen Rohstoffen letztendlich mit Kohlenstoffdioxid-Emissionen verbunden. Kohlenstoffdioxid ist ein Treibhausgas, das für globale Veränderungen des Klimas mitverantwortlich gemacht wird. Eine alternative Kohlenstoffquelle ist Biomasse.

Bis auf wenige Ausnahmen befindet sich die Entwicklung von biobasierten Syntheserouten noch am Anfang. Es ist deshalb interessant frühzeitig zu wissen, welche biobasierten Syntheserouten ein hohes wirtschaftliches Potenzial versprechen, um Ressourcen für Forschung und Entwicklung sinnvoll zu steuern. Aufgrund des noch frühen Entwicklungsstadiums dieser Syntheserouten, liegen nur wenige Informationen über ihre zukünftigen verfahrenstechnischen Prozesse vor. Für eine Evaluierung solcher Syntheserouten werden - unabhängig von der Wahl des Rohstoffs - in dieser Arbeit Exergiebilanzen angewendet.

In dieser Arbeit werden verschiedene Ansätze und Strukturen von Syntheserouten thermodynamisch untersucht, die anhand der chemischen Exergie ihrer Hauptkomponenten charakterisiert werden. Die Untersuchungen haben gezeigt, dass aus exergetischer Sicht Syntheserouten vorteilhaft sind, deren Hauptkomponenten eine ähnliche chemische Exergie aufweisen. Aufgrund des hohen Sauerstoffgehalts von Biomasse ist die chemische Exergie von Biomasse deutlich geringer als von Erdöl. Wird Biomasse als Rohstoff eingesetzt, sind also Syntheserouten exergetisch vorteilhaft, die zu Produkten führen, die ebenfalls einen hohen Sauerstoffgehalt haben.

Für einen vollständigen Rohstoffwandel zu Biomasse wird landwirtschaftliche Nutzfläche benötigt, um Biomasse bereitzustellen. Aufgrund einer weiter ansteigenden Weltbevölkerung und einer höheren Nachfrage nach landwirtschaftlichen Produkten wird landwirtschaftliche Nutzfläche zu einer knappen Ressource. Deshalb wird in dieser Arbeit die Landfläche abgeschätzt, die unter verschiedenen Rahmenbedingungen für einen vollständigen Rohstoffwandel benötigt wird. Auch hier hat sich gezeigt, dass Syntheserouten mit Strukturen, die einen niedrigen Exergiebedarf aufweisen, ebenfalls wenig Landfläche benötigen. Weil sowohl die Exergieverluste als auch der Landflächenbedarf niedrig sind, sollten neue Endprodukte mit hohem Sauerstoffgehalt und entsprechende Syntheserouten entwickelt werden, wenn Biomasse als Rohstoff eingesetzt wird.

Zusatzinformation

Autor Frenzel, Philipp Emanuel
ISBN/Artikelnr. 978-3-86359-290-5
Gewicht 0.380 kg
Erscheinungsdatum 12.03.2015
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