Pyrolyse – wichtige Voraussetzung für die Holzverbrennung

Was ist Pyrolyse?

Als „Pyrolyse“ werden Verbrennungsvorgänge bezeichnet, deren Rückstände aus festem Kohlenstoff bestehen. Die Pyrolyse ist somit eine wichtige Phase bei der Holzverbrennung. Aus dieser Phase heraus entstehen Pyrolysegase, welche mit Sauerstoff reagieren können und zu brennbarem Gas werden, das sich wiederum für einen weiteren Brennvorgang nutzen lässt, z.B. für Holzvergaser.

Pyrolyse-Verfahren

Pyrolyse kann direkt oder indirekt ablaufen:

• direkte Pyrolyse: Bei diesem Verfahren wird der Rohstoff für die Pyrolyse durch Verbrennungsgase erhitzt, z.B. dann, wenn ein Holzscheit im Kaminofen verbrennt. Je dichter die Brennkammer ist, desto schneller erfolgt die Pyrolyse.
• indirekte Pyrolyse: In diesem Fall wird ein Feststoff in einem sauerstoffarmen oder -freien Raum von außen erhitzt. So kann der Feststoff nicht brennen, aber schwelen. Die indirekte Pyrolyse wird z.B. für die Herstellung von Kohle angewandt.

Die Pyrolyse innerhalb der drei Phasen der Holzverbrennung

Die Pyrolyse ist ein fester Bestandteil der Holzverbrennung. Sie erfolgt nach der Erwärmungs- und Trocknungsphase. Wir erklären die drei Phasen anhand eines Holzscheits, der in einem Kaminofen verbrannt wird.

1. Erwärmungsphase/Trocknungsphase: Sie legen ein Holzscheit in die Brennkammer und zünden diesen mithilfe von Holzspänen und einem Grillanzünder an. Bei einer Temperatur bis 100°C verdampft das Wasser, das im Holz gespeichert ist. Stück für Stück trocknet das Holz aus und wird rissig, wodurch die Trocknung noch schneller erfolgt.
2. Pyrolyse: Nachdem das Holzscheit ausgetrocknet wurde, entweichen nun bei 100 bis 300°C Gase aus dem Holz. Die sehr energiereichen und brennbaren Gase sind sehr flüchtig, verstärken aber den Brand zusätzlich. Sie erkennen die Pyrolyse an sehr hellen, länglichen und gelben Flammen, die aus dem Holzscheit schlagen.
3. Ausbrand: Nachdem schließlich alle flüchtigen Bestandteile des Holzscheits verbrannt sind, verbrennt nun die entstandene Holzkohle (Glut) bei Temperaturen zwischen 500 und 800°C. Sie erkennen den Verbrennungsvorgang an kleinen und fast schon transparenten Flammen.

Pyrolyse im Holzvergaser

Holzvergaserkessel nutzen die Pyrolyse in besonderer Weise, um den Brennvorgang noch effizienter zu machen. Diese Kessel bestehen im Prinzip aus zwei Brennkammern. Damit werden Pyrolyse und Holzvergasung getrennt. Zunächst verbrennen auch hier die Holzscheite in der ersten Brennkammer. Das dabei entstehende Pyrolysegas wird in eine zweite Brennkammer geleitet und dort unter sehr hohen Temperaturen verbrannt. Somit werden die bei der Verbrennung von Holz entstehenden, brennbaren Gase zusätzlich für die Erzeugung von Wärmeenergie genutzt.

Ähnlich arbeiten übrigens auch Blockheizkraftwerke, die mit Holz beheizt werden. Im Unterschied zu einem Holzvergaserkessel, erzeugen diese Kraftwerke nicht nur Wärmeenergie, sondern auch kinetische Energie, mit welcher eine Turbine angetrieben wird, die wiederum Strom erzeugt.

Pyrolyse vs. Vergasung

Pyrolyse ist nicht mit der Holzvergasung zu verwechseln. Während es bei der Pyrolyse um eine „Entgasung“ von Holz geht und das Gas beim Verbrennungsvorgang aus dem Holz entweicht, findet bei der Vergasung von Holz eine Reaktion von Pyrolysegas mit Sauerstoff statt, welche zu einem brennbaren Gas führt. Dieses Gas wiederum wird verbrannt, um Wärmeenergie zu gewinnen.

Rückstände aus der Pyrolyse sind organische Feststoffe oder Öl. Rückstände aus der Vergasung sind Verbrennungsgase.

Weitere Anwendungen der Pyrolyse

Der Vorgang der Pyrolyse wird in unterschiedlichen Bereichen bewusst eingesetzt.

• Müllverbrennung: Beim sogenannten Schwel-Brenn-Verfahren wird Haus- oder Gewerbemüll durch Verschwelung reduziert. Das Verfahren wurden in den 1990er-Jahren von Siemens erfunden und in verschiedenen Anlagen eingesetzt. Allerdings wird die Technik aufgrund einiger Vorfälle heute nicht mehr genutzt.
• Pyrolyseofen: Sogenannte Pyrolysebacköfen nutzen das Verfahren, um sich selbst zu reinigen. Die Backöfen heizen dann auf fast 500 °C auf. Dabei verbrennen alle Fettrückstände und zurück bleibt lediglich Asche, die aus dem Ofen gefegt wird.
• Herstellung von Holzkohle: Um aus Holz Holzkohle herzustellen, wird das Holz verschwelt. Hierfür kommen heute moderne Pyrolysekammern zum Einsatz, in welchen das Holz auf 400 bis 600°C erhitzt wird. Früher waren für die Herstellung von Kohle sogenannte „Köhler“ zuständig. Sie verschwelten das Holz in speziellen Bottichen im Wald.

Fazit: Ohne Pyrolyse keine effiziente Holzverbrennung

Wie Sie gesehen haben, ist die Pyrolyse Voraussetzung dafür, dass Holz zur Glut werden und somit vollständig verbrennen kann. In speziellen Öfen wie Holzvergasern kann die Pyrolyse gezielt für eine maximale Energieausbeute genutzt werden.