NaWaHiTecMat – Umwandlung nachwachsender Rohstoffe zu Hochleistungsmaterialien mit maßgeschneiderten Eigenschaften

Das Forschungsprojekt verfolgt das Ziel, ein grundlegendes Verständnis dafür zu entwickeln, wie und warum sich nachwachsende Rohstoffe bzw. Agrarreststoffe mit variierenden Eigenschaften und Zusammensetzungen mittels Thermolyse in Hochleistungsmaterialien mit maßgeschneiderten Eigenschaften umwandeln lassen. Diese aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellten Hochleistungsmaterialien sollen künftig Materialien ersetzen, die aktuell noch aus fossilen Rohstoffen wie Kohle erzeugt werden.

Dafür ist zwischenzeitlich ein neuartiger und in der Adaption einzigartiger Thermolyseofen konzipiert, gebaut und grundlegend in Betrieb genommen worden. Dieser soll das apparative Fundament für die Verständnisbildung der komplexen Zusammenhänge bei der gezielten thermischen Umwandlung von nachwachsenden Rohstoffen in Hochleistungsmaterialien darstellen. Diverse Messtechniken erlauben über die Prozessdauer die Nachverfolgung der Umwandlung bezüglich des Feststoffes und weiterer Komponenten. 

Der Krüger-Stiftung der TU Bergakademie Freiberg wird für die Projektfinanzierung gedankt.

In Vorbereitung auf die zukünftigen Untersuchungen wurde in einem ersten Schritt ein bestehender Thermolyseofen mit optischem Zugang im Labormaßstab modifiziert und so umgebaut, dass Tests zum Schrumpfungsverhalten eines agglomerierten Agrarreststoffs durchgeführt werden konnten. Dabei wurden während des Versuchs durch den optischen Zugang in regelmäßigen Abständen Bilder sowie kontinuierlich der Masseverlust aufgenommen. Aktuell können Versuche mit Aufheizraten bis zu 20 K/min und Endtemperaturen bis 1000 °C durchgeführt werden.

Der neue, vor kurzen in Betrieb genommene Thermolyseofen bietet eine Reihe von Vorteilen: Durch das nutzbare Retortenvolumen von 50 l können repräsentative Probemengen an Hochleistungsmaterialien bei Temperaturen von bis zu 1100 °C unter Vakuum, in Inertgas- oder reaktiver Atmosphäre hergestellt werden. Außerdem erlaubt die deutlich erweiterte Analytik ein umfassendes Bild im Hinblick auf die stattfindenden Thermolyseprozesse. Aktuell werden noch verschiedene In-situ- und Echtzeit-Messtechniken für den Einbau unter den genannten Bedingungen adaptiert, welche die Untersuchungen des Feststoffes und der entbundenen Komponenten (Gase, Teere/ Öle, Schwelwasser) während des gesamten Prozesses erlauben.