Aus Reststoffen wird Energie Konsortium demonstriert solare Pyrolyse von Biomasse

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Das europäische Projekt Pysolo nutzt konzentrierte Sonnenenergie, um Biomasse in Bio-Öl, Biokohle und Pyrogas umzuwandeln – klimafreundlich, speicherbar und unabhängig von fossilen Rohstoffen. Nach erfolgreichen Tests von Solarreceiver und Pyrolysereaktoren startet nun die zweite Projektphase mit Blick auf großtechnische Anwendungen.

Mit dem Pysolo-Konzept nimmt die Energiewende Fahrt auf: Statt fossiler Rohstoffe wird konzentrierte Sonnenenergie genutzt, um Biomasse in Bio-Öl, Biokohle und Pyrogas zu verwandeln – klimafreundlich, flexibel und mit Speicheroption. In der ersten Projektphase hat das internationale Konsortium aus neun Partnern zentrale Komponenten wie Solarreceiver und Pyrolysereaktoren entwickelt und erfolgreich getestet.

Das Pysolo-Konzept zeigt, wie Heliostaten (bewegliche Spiegel) konzentrierte Sonnenstrahlung auf einen Solarreceiver lenken, um Partikel-Wärmeträger (PHCs) aufzuheizen. Diese PHCs werden in einen Reaktor transportiert, in dem Biomasse durch Pyrolyse – die thermische Zersetzung organischer Stoffe bei hohen Temperaturen in sauerstofffreier Atmosphäre – in Bio-Öl, Biokohle und Pyrogas umgewandelt wird. Der Prozess ist unabhängig von fossilen Rohstoffenund zeichnet sich durch einen geringen CO₂-Fußabdruck aus. Er unterstützt die Dekarbonisierung von Verkehr und Industrie sowie die Defossilisierung der chemischen Industrie. Dank Wärmespeicherung oder die Nutzung von erneuerbarem Strom aus dem Stromnetz kann das System auch bei wenig oder ganz ohne Sonneneinstrahlung betrieben werden. Das erzeugte Pyrogas lässt sich zudem speichernund zur Stromproduktion einsetzen, um das Netz zu stabilisieren, während Biokohle als Düngemittelgenutzt werden kann. Im Notfall können Pyrogas oder Biokohle auch zur Energieversorgung der Pyrolysereaktion selbst verbrannt werden.

In den vergangenen zwei Jahren hat das Konsortium – bestehend aus neun Partnern aus vier Ländern– verschiedene Komponenten entwickelt, untersucht und getestet. Der Schwerpunkt in der ersten Hälftelag auf der Anpassung des Solarreceivers sowie der Entwicklung zweier Pyrolysereaktoren.

Im Drehrohrofen-Solarreceiver werden PHCs durch konzentriertes Sonnenlicht auf bis zu 800 °C erhitzt. Dadurch können sie Wärme speichern und diese für industrielle Folgeprozesse – hier die Biomasse-Pyrolyse – bereitstellen. Verschiedene PHC-Materialien wurden getestet und nach Kriterien wie Partikelgröße, Fließverhalten, optischen Eigenschaften, Abrieb in den Reaktoren (und somit Einfluss auf Beschichtungen), Kosten und Verhalten nach der Pyrolyse bewertet. Schließlich wurden Olivin, Sand, Aluminium-Erz (Bauxit) und Kohle als geeignete Materialien ausgewählt. Sie werden derzeit in den Pyrolyseanlagen erprobt.

Projektpartner DLR passt parallel den Solarreceiver an und verbessert ihn; erste Labortestergebnisse werden in der ersten Jahreshälfte 2026 erwartet. Partner Re-Cord hat zudem die Modellierung eines Separators für PHC und Biokohle abgeschlossen, um die Partikel am Ende des Prozesses wiederzugewinnen. Der Separator ist bereits betriebsbereit: die PHCs können erneut im Receiver genutzt werden, während die Biokohle als Dünger dient. Um den Einfluss von Biokohle auf Bodenqualität und Pflanzenwachstum zu bewerten, hat EEAD (eine Forschungseinheit des Projektpartners CSIC) erste Langzeittests gestartet.

Anpassung von zwei Typen von Biomasse-Pyrolysereaktoren

Zwei Reaktortypen werden derzeit von Pysolo-Partnern entwickelt: Re-Cord konzentriert sich auf einen langsamen Pyrolyse-Schneckenreaktor, in dem eine rotierende Schnecke die Biomasse gleichzeitig transportiert und durch die heißen PHC erhitzt. Partner ICB-CSIC arbeitet an einem Wirbelschichtreaktor – einem schnellen Pyrolysereaktor, bei dem Gas mit ausreichender Geschwindigkeit durch die PHCs strömt, sodass sich diese wie eine Flüssigkeit verhalten. Die gute Durchmischung sorgt für gleichmäßige Temperaturen und verhindert einzelne Hotspots innerhalb des Reaktors.

Die Kombination beider Technologien erlaubt die Untersuchung verschiedener Durchsatzmengen: Wirbelschichtreaktoren eignen sich für Großanlagen, Schneckenreaktoren für kleine und mittlere Anlagen. Beide Demonstrationsanlagen sind derzeit aufgebaut und in Betrieb, aktuell laufen Tests mit den vier ausgewählten PHCs unter unterschiedlichen Bedingungen.

Partner Polimi (Politecnico di Milano) hat ein detailliertes Pyrolysemodell entwickelt, das den Output des Prozesses in Abhängigkeit von Betriebsbedingungen und Biomassetyp vorhersagen kann. Dieses Modell wurde in das Gesamtmodell des Pysolo-Systems integriert, um die techno-ökonomische Leistungsfähigkeit der Anlage zu bewerten. Erste Ergebnisse zeigen eine Steigerung der Kohlenstoffeffizienz um mehr als 25 % sowie eine potenzielle Senkung der Bio-Öl-Kosten um 8 % gegenüber dem konventionellen Fall.

Partner Forest Science and Technology Centre of Catalonia (CTFC) untersucht die geeigneten Biomassearten. Analysiert wurden Waldrestholz sowie landwirtschaftliche Reststoffe wie Traubentrester und Olivenmühlenrückstände. Besonders Regionen in Spanien, Italien und Griechenland mit hoher Dichte an Olivenhainen und Weinbergen stehen im Fokus, um mögliche Standorte für Pyrolyseanlagen zu identifizieren – unter Berücksichtigung von Verfügbarkeit, Lagerung und Transport.

Volle Fahrt voraus in die zweite Projektphase

Das nächste Etappenziel ist der Transport der PHCs in den Reaktor. Hierfür wird aktuell getestet, ob z. B. eine Schraube oder ein Stufensystem besser funktioniert. Dafür wurde ein spezieller Versuchsaufbau gebaut, inklusive einer Vorrichtung zur Partikel-Luft-Trennung, um PHCs unter Sauerstoffarmut einzuspeisen. Außerdem folgen eine umfassende Systemanalyse zur Effizienzbewertung, detaillierte techno-ökonomische Studien (TEA) und Lebenszyklusanalysen (LCA), die zeigen sollen, dass der großtechnische Prozess erhebliche negative CO₂-Emissionen erreichen kann. Risiken und potenzielle Gefahrenquellen der Technologien, Materialien und Endprodukte werden parallel umfassend bewertet. Auch ein Scale-up von Labor- auf Industriegröße ist in Planung.

Projektkoordinator Marco Binotti (Politecnico di Milano) ist zuversichtlich: „Ich bin mit dem bisherigen Projektverlauf sehr zufrieden. Unser Ziel ist es, bis Ende des Projekts alle wichtigen Systemkomponenten auf TRL4 zu bringen sowie die ökologischen und ökonomischen Vorteile des Systems unter realistischen Rahmenbedingungen in der EU zu demonstrieren – als Beitrag zur Kreislaufwirtschaft im mittel- bis langfristigen Maßstab.“

Zur Vorstellung der bisherigen Ergebnisse mit besonderem Schwerpunkt auf Biokohle lädt das Projektkonsortium am 6. November 2025 interessierte Stakeholder aus Industrie, Wissenschaft, Landwirtschaft und Politik nach Zaragoza ein. Das Event bietet neben einer Projektvorstellung auch eine geführte Besichtigung der Forschungsanlagen am Instituto de Carboquímica (ICB-CSIC), wo der Wirbelschichtreaktor entwickelt wird. Abgerundet wird die Veranstaltung mit einem Networking-Lunch.

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