Sowohl die Produktion von Pflanzenkohle als auch Synthesekohle, für die unterschiedlichsten Anwendungen, haben eines gemeinsam – für die Herstellung qualitativ hochwertiger Produkte ist eine ebenso robuste wie moderne Technik erforderlich. So ist die Carbonisierung (Pyrolyse) für uns zu einer Schlüsseltechnologie geworden.
Anders als bei der Verbrennung, bei der Stoffe unter Verbindung mit Luftsauerstoff reagieren und CO2 freigesetzt wird, werden bei der Pyrolyse, auch Carbonisierung genannt, diese Stoffe in sauerstofflimitierter Umgebung erhitzt. Dieser Mangel an Luftsauerstoff führt dazu, dass sich der Kohlenstoff aus den pflanzlichen Reststoffen oder reinem Holz nicht mit Sauerstoff zu Kohlenstoffdioxid verbinden kann. Da kaum Sauerstoff vorhanden ist, kann kein CO2 entstehen. Der Kohlenstoff liegt nach der Carbonisierung in nahezu reiner Form vor. Beimischungen bestehen aus Asche und Mineralstoffen. Dieser Prozess ist bereits sehr alt und fand bereits in der europäischen Mittelsteinzeit (8.300-4.000 Jahre v. Chr.) Anwendung und ist aktuell noch in der traditionellen Herstellung von Holzkohle bekannt. Heute wird die gleiche Reaktion in Stahlbehältern durchgeführt. Mithilfe moderner Anlagentechnik wird innerhalb sehr kurzer Zeit, oft in 30 min und weniger, ein Prozess nachgebildet, der dem der Kohleentstehung vor nahezu 300 Mio. Jahren (Inkohlung) ähnlich ist. Charakteristisch für diese Reaktion sind die sauerstoffarme Atmosphäre und Temperaturen zwischen 350 °C und 800 °C. Mit einem Verbrennungsluftverhältnis von λ ≤ 0,2 liegt während der Reaktion ein unterstöchiometrischer Sauerstoffgehalt vor, während bei der Verbrennung ein Verbrennungsluftverhältnis von λ > 1 vorliegt. Ein charakteristisches Merkmal der Carbonisierung stellt somit die Tatsache dar, dass, nicht wie bei der Verbrennung (Verrottung, Kompostierung, Verbrennung) CO2 emittiert wird, sondern im Gegenteil, eine CO2 Senke provoziert wird.
Pyrolyse bezeichnet einen thermochemischen Prozess, der in erster Linie der Gewinnung eines festen kohlenstoffhaltigen Produktes der „Pflanzenkohle“ dient. Der Reaktor zur Durchführung einer Pyrolyse wird als Pyrolysereaktor bezeichnet. Beim Betrieb eines Pyrolysereaktors fallen neben Pflanzenkohle auch nutzbarer thermische Energie und Pyrolysegas (Holzgas) an, welches meist zur Beheizung des Reaktors und/oder zur Stromerzeugung genutzt werden kann. Die in den Prozess eingebrachten biogenen Stoffe werden mithilfe einer externen Energiequelle wie z. B. Flüssiggas auf Temperaturen von 200 °C erhitzt. Beim Erreichen dieser Temperaturen beginnt der eigentliche Verkohlungsprozess. Der Kohlenstoff wird abgeführt, während das Gasgemisch mithilfe eines speziellen Brenners verbrannt und damit die in einer Brennkammer vorhandene Luft auf Temperaturen von > 1.000 °C erhitzt wird. Diese derart erhitzte Luft wird in der Regel in einen Heizmantel geleitet der den eigentlichen Reaktor umgibt. Die dort eingebrachten Stoffe werden weiter erhitzt. Somit wird das Material weiter aufgeheizt und ein dauerhafter Prozess, der ohne weitere Energiezufuhr abläuft, beginnt.
Aufgrund der geopolitischen als auch klimapolitischen Rahmenbedingungen steigt die Nachfrage nach „CO2-neagtiven“ Technologien permanent. Der Großteil der bereits seit Jahren auf dem Markt befindlichen Hersteller, ist damit beschäftigt, die Technik fortlaufend zu verbessern und zu vergrößern. Stetig kommen neue Unternehmen mit neuer und variierter Technik für die vielfältigsten Inputmaterialien und Anwendungen hinzu.
Gerade in der heutigen Zeit ist die Carbonisierung von organischen (Rest-)Stoffen in den Blickpunkt vieler Unternehmen und Institutionen geraten, da sie neben der ökonomischen auch eine ökologische Komponente beinhaltet, wodurch sich der Atmosphäre große Mengen an CO2 entziehen und dauerhaft fixieren lassen.
Die Verfahrenstechnik kennt stehende Behälter, in denen die Biomasse von oben eingetragen wird und so den Verkohlungsprozess durchläuft. Andere Verfahren arbeiten mit Drehrohrtechnik oder auch, und das ist wohl das verbreitetste Verfahren, Reaktoren durch deren Innenraum die Biomasse mittels einer Schnecke hindurchtransportiert wird. Die Reaktoren sind mit einem Mantel umgeben, durch deren Innenraum die erhitzte Luft geführt wird.
