PYROLYSE: REAKTION VON HOLZ, ÖL UND ALKANEN - CHEMIE - 2025

Die Pyrolyse ist ein thermischer Zersetzungsprozess, bei dem Substanzen organischen Ursprungs in ihrer überwiegenden Mehrheit in inertem Medium (ohne Sauerstoff) hohen Temperaturen ausgesetzt sind. Wenn organische Stoffe mittels Pyrolyse behandelt werden, werden Produkte erhalten, die im industriellen Bereich verwendet werden.

Eines der Elemente, die erhalten werden können, ist Koks, der als eine Art Kraftstoff mit industriellen Eigenschaften verwendet wird. Sie können auch Biokohle (bekannt als Biokohle) erhalten, mit der Böden verändert oder verbessert werden.

Die Pyrolyse wandelt organische Stoffe im gasförmigen Zustand in ihre Bestandteile um, eine feste Restspezies aus Kohlenstoff und Asche und eine flüssige Substanz, die als Bioöl bekannt ist.

Diese Reaktion führt zu anderen Verbindungen, wie nicht kondensierbaren Gasen oder Flüssigkeiten, die kondensiert werden können, während sie gleichzeitig Materie irreversibel umwandelt.

Obwohl diese Technik sehr wichtig ist und viele Anwendungen hat, kann sie umweltschädliche Elemente erzeugen und ein Toxizitätsrisiko für Lebewesen darstellen.

Chemische Reaktion der Pyrolyse

Die Pyrolysereaktion beinhaltet, wie zuvor erwähnt, die Anwendung sehr hoher Temperaturen in einer Atmosphäre ohne Sauerstoff, um Änderungen der physikalischen und chemischen Eigenschaften von Substanzen durch ihre thermische Zersetzung zu induzieren.

In diesem Sinne wandelt dieser Prozess die Materie organischen Ursprungs in die Substanzen um, aus denen sie in der Gasphase besteht, eine Restspezies in der festen Phase, die aus Kohlenstoff und Asche besteht, und eine flüssige Substanz mit öligen Eigenschaften, die als Bioöl bekannt ist.

Diese Reaktion wird verwendet, um Schadstoffe aus organischen Stoffen zu entfernen, und erreicht diesen Zweck auf zwei Arten:

- Die Fragmentierung kontaminierender Moleküle durch Aufbrechen der Bindungen unter Bildung von Spezies mit einem geringeren Molekulargewicht (bekannt als Zerstörung).

- Die Trennung dieser schädlichen Verbindungen von der Materie, ohne sie zu zerstören.

Daher wird die Pyrolysetechnik häufig bei der Behandlung von organischen Substanzen wie polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffen verwendet, die bei Hitzeeinwirkung einen Bruch oder eine Zersetzung erleiden.

Im Gegenteil, diese Reaktion ist erfolglos, wenn sie zur Eliminierung anorganischer Spezies wie Metallverbindungen verwendet werden soll; Es ist jedoch möglich, es in Prozessen zu verwenden, die diese Metalle inert machen.

Reaktion von Holz

Bei der Pyrolysereaktion in Holz werden bei diesem Verfahren sehr hohe Temperaturen (ca. 1000 ° C) in luftfreier Umgebung angewendet. Abhängig von den zu beschaffenden Produkten werden regelmäßig verschiedene Verfahren angewendet.

Eine der Techniken ist die Karbonisierung, bei der konisch geformte Holzsäulen errichtet und mit Erde bedeckt werden, um sie in Metallöfen zu erhitzen. Hieraus entstehen verschiedene Produkte wie Aktivkohle, Drogen, Feuerwerk ua.

Andererseits verursacht die destruktive Destillation Essigsäure, Teer und andere Substanzen durch allmähliches Erhitzen des Holzes, wodurch die Temperatur in den für diesen Zweck verwendeten geschlossenen Räumen allmählich erhöht wird.

Es wird auch eine Verflüssigung verwendet, ein Verfahren, das üblicherweise bei der Herstellung eines Flüssigphasenbrennstoffs verwendet wird, der als pyrolytisches Öl bekannt ist und in Tanks hergestellt wird, die für diesen Zweck ausgelegt sind.

Ölreaktion

Wenn es um Erdölpyrolyse geht, bezieht es sich auf den Prozess der Zersetzung oder Fraktionierung der Kohlenwasserstoffe mit hohem Molekulargewicht, die in den Gemischen enthalten sind, aus denen diese Substanz besteht.

Wenn also einige aus Rohöl gewonnene Produkte bestimmten Druck- und Temperaturbedingungen ausgesetzt werden, durchlaufen die darin enthaltenen Moleküle mit höherem Gewicht einen Prozess des Crackens oder "Crackens", der sie in leichtere Kohlenwasserstoffe (mit einem niedrigeren Punkt von) fragmentiert Kochen und geringeres Gewicht).

Dieses Verfahren, bei dem hauptsächlich die schwereren Ölfraktionen verwendet werden, wandelt große Mengen aliphatischer Kohlenwasserstoffe in aromatische Moleküle um und hilft bei der Herstellung und Verbesserung von Kraftstoffen wie Benzin, Diesel und Flugkraftstoff.

In diesem Sinne können Moleküle wie Alkane, Alkene und andere durch diese Reaktion erzeugte niedermolekulare Spezies abgetrennt und gereinigt werden, um Rohmaterial zu erhalten, das für andere Verfahren wie die Synthese bestimmter organischer Verbindungen von großer Relevanz ist.

Biomassereaktion

Die Pyrolysereaktion von Biomasse (von Lebewesen abgelagerte organische Substanz) beinhaltet das Aufbrechen chemischer Bindungen in hochmolekularen Verbindungen wie Hemicellulose oder Cellulose, die als Makromoleküle gelten.

Diese Substanzen werden durch komplexe Reaktionen von Spaltung, Ringöffnung und Depolymerisation in kleinere gasförmige Spezies fragmentiert, um Biomasse in potenziell nutzbare Energie umzuwandeln.

Je nach Aggregatzustand, in dem sie unter normalen Umweltbedingungen vorkommen, kann bei der Pyrolyse von Biomasse drei Arten von Substanzen entstehen: Kohle, Teer und Gas; Diese können zu wertvollen Produkten wie Biokraftstoff führen.

Reaktion von Alkanen

Wie bereits erwähnt, besteht die Pyrolyse aus der Zersetzung organischer Substanzen durch Wärmeeinwirkung, und im Fall von Alkanen wird bei hohen Temperaturen eine geschlossene Kammer verwendet, ähnlich wie bei den beschriebenen Arten der Pyrolyse.

Da es sich jedoch um große Alkene handelt, werden die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen entlang des Moleküls zufällig aufgebrochen und es entstehen verschiedene Radikalspezies.

Wenn also die Alkylkette dieser Verbindungen fragmentiert wird, entstehen neben Wasserstoff in weniger wichtigen Mengen kleinere Alkane, einige Alkene (hauptsächlich Ethylen) und andere kleinere Spezies wie Alkylradikale.

Verweise

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