„Die meisten Pelletanlagen sind klein mit einer durchschnittlichen Jahreskapazität von etwa 9.000 Tonnen.Nach Pelletknappheitsproblemen im Jahr 2013, als nur rund 29.000 Tonnen produziert wurden, hat der Sektor ein exponentielles Wachstum auf 88.000 Tonnen im Jahr 2016 gezeigt und wird voraussichtlich bis 2021 mindestens 290.000 Tonnen erreichen.

Chile bezieht 23 Prozent seiner Primärenergie aus Biomasse.Dazu gehört Brennholz, ein Brennstoff, der häufig zum Heizen von Haushalten verwendet wird, aber auch mit lokaler Luftverschmutzung in Verbindung gebracht wird.In den letzten Jahren haben neue Technologien und sauberere und effizientere Biomassebrennstoffe wie Pellets in einem guten Tempo Fortschritte gemacht.Dr. Laura Azocar, Forscherin an der Universität von La Frontera, bietet Einblicke in den Kontext und den aktuellen Stand der Märkte und Technologien im Zusammenhang mit der Pelletproduktion in Chile.

LAUT DR. AZOCAR ist die Nutzung von Brennholz als Primärenergieträger eine Besonderheit Chiles.Dies hängt mit den chilenischen Traditionen und der Kultur zusammen, zusätzlich zu dem Überfluss an forstlicher Biomasse, den hohen Kosten für fossile Brennstoffe und den kalten und regnerischen Wintern in der zentral-südlichen Zone.

Ein Waldland

Um diese Aussage zu kontextualisieren, sollte erwähnt werden, dass Chile derzeit 17,5 Millionen Hektar (ha) Wald hat: 82 Prozent Naturwald, 17 Prozent Plantagen (hauptsächlich Kiefern und Eukalyptus) und 1 Prozent gemischte Produktion.

Dies hat dazu geführt, dass das Land trotz des schnellen Wachstums, das das Land mit einem aktuellen Pro-Kopf-Einkommen von 21.000 US-Dollar pro Jahr und einer Lebenserwartung von 80 Jahren erlebt, in Bezug auf Heizsysteme für Privathaushalte nach wie vor unterentwickelt ist.

Tatsächlich stammen 81 Prozent der gesamten zum Heizen verbrauchten Energie aus Brennholz, was bedeutet, dass derzeit rund 1,7 Millionen Haushalte in Chile diesen Brennstoff verwenden und einen jährlichen Gesamtverbrauch von über 11,7 Millionen m³ Holz erreichen.

Effizientere Alternativen

Auch der hohe Brennholzverbrauch hängt mit der Luftverschmutzung in Chile zusammen.56 Prozent der Bevölkerung, also knapp 10 Millionen Menschen, sind Jahreskonzentrationen von 20 mg Feinstaub (PM) pro m³ weniger als 14,5 Uhr (PM2,5) ausgesetzt.

Ungefähr die Hälfte dieser PM2,5 wird der Verbrennung von Brennholz zugeschrieben. Dies ist auf eine Reihe von Faktoren zurückzuführen, wie z. B. schlecht getrocknetes Holz, geringe Ofeneffizienz und schlechte Isolierung von Häusern.Obwohl die Verbrennung von Brennholz als CO2-neutral angenommen wird, hat die geringe Effizienz der Öfen außerdem C02-Emissionen impliziert, die denen von Kerosin- und Flüssiggasöfen entsprechen.

In den letzten Jahren hat der Anstieg des Bildungsniveaus in Chile zu einer stärker ermächtigten Gesellschaft geführt, die begonnen hat, Forderungen in Bezug auf die Erhaltung des Naturerbes und den Umweltschutz zu formulieren.

Zusammen mit dem oben Gesagten hat eine exponentielle Entwicklung der Forschung und die Schaffung von fortschrittlichem Humankapital es dem Land ermöglicht, sich diesen Herausforderungen durch die Suche nach neuen Technologien und neuen Brennstoffen zu stellen, die den bestehenden Bedarf an Heizung zu Hause decken.Eine dieser Alternativen war die Herstellung von Pellets.

Herdschalter aus

Das Interesse an der Verwendung von Pellets in Chile wurde um 2009 geweckt, währenddessen der Import von Pelletöfen und -kesseln aus Europa begann.Die hohen Importkosten erwiesen sich jedoch als Herausforderung, und die Aufnahme war langsam.

Um seine Nutzung bekannter zu machen, startete das Umweltministerium 2012 ein Programm zum Austausch von Öfen und Boilern für den Wohn- und Industriesektor. Dank dieses Austauschprogramms wurden 2012 über 4.000 Einheiten installiert, eine Zahl, die sich seither verdreifacht hat Einbeziehung einiger lokaler Gerätehersteller.

Die Hälfte dieser Öfen und Heizkessel findet sich im Wohnbereich, 28 Prozent in öffentlichen Einrichtungen und rund 22 Prozent im gewerblichen Bereich.

Nicht nur Holzpellets

Pellets werden in Chile hauptsächlich aus Radiata-Kiefer (Pinus radiata), einer häufigen Plantagenart, hergestellt.Im Jahr 2017 gab es 32 Pelletanlagen unterschiedlicher Größe, die in den zentralen und südlichen Gebieten des Landes verteilt waren.

- Die meisten Pelletanlagen sind klein mit einer durchschnittlichen Jahreskapazität von etwa 9 000 Tonnen.Nach Pelletknappheitsproblemen im Jahr 2013, als nur rund 29.000 Tonnen produziert wurden, hat der Sektor ein exponentielles Wachstum gezeigt, das 2016 88.000 Tonnen erreichte und bis 2020 voraussichtlich mindestens 190.000 Tonnen erreichen wird, sagte Dr. Azocar.

Trotz des Überflusses an Waldbiomasse hat diese neue „nachhaltige“ chilenische Gesellschaft das Interesse von Unternehmern und Forschern an der Suche nach alternativen Rohstoffen für die Produktion von verdichteten Biomassebrennstoffen geweckt.Es gibt zahlreiche nationale Forschungszentren und Universitäten, die Forschung auf diesem Gebiet entwickelt haben.

An der Universität von La Frontera hat das Abfall- und Bioenergie-Managementzentrum, das zum wissenschaftlichen Kern von BIOREN gehört und mit der Abteilung für Verfahrenstechnik assoziiert ist, eine Screening-Methode zur Identifizierung lokaler Biomassequellen mit Energiepotenzial entwickelt.

Haselnussschale und Weizenstroh

Die Studie hat Haselnussschalen als die Biomasse mit den besten Eigenschaften für die Verbrennung identifiziert.Darüber hinaus zeichnet sich Weizenstroh durch seine hohe Verfügbarkeit und die Umweltbelastung durch die übliche Stroh- und Stoppelverbrennung aus.Weizen ist eine wichtige Kulturpflanze in Chile, die auf etwa 286 000 ha angebaut wird und jährlich etwa 1,8 Millionen Tonnen Stroh erzeugt.

Im Falle von Haselnussschalen, obwohl diese Biomasse direkt verbrannt werden könnte, konzentrierte sich die Forschung auf ihre Verwendung für die Pelletherstellung.Der Grund liegt in der Herausforderung, feste Biomassebrennstoffe zu erzeugen, die sich an die lokale Realität anpassen, in der die öffentliche Politik zum Ersatz von Holzöfen durch Pelletöfen geführt hat, um die Probleme der lokalen Luftverschmutzung zu bewältigen.

Die Ergebnisse waren ermutigend, vorläufige Ergebnisse deuten darauf hin, dass diese Pellets die Parameter erfüllen würden, die für Pellets holzigen Ursprungs gemäß ISO 17225-1 (2014) festgelegt wurden.

Im Fall von Weizenstroh wurden Torrefizierungstests durchgeführt, um einige Eigenschaften dieser Biomasse zu verbessern, wie unter anderem unregelmäßige Größe, geringe Schüttdichte und niedriger Heizwert.

Die Torrefizierung, ein thermischer Prozess, der bei moderaten Temperaturen in einer inerten Umgebung durchgeführt wird, wurde speziell für diese landwirtschaftlichen Reststoffe optimiert.Erste Ergebnisse deuten auf eine deutliche Steigerung der Restenergie und des Heizwertes bei moderaten Betriebsbedingungen unter 150℃ hin.

Das mit dieser torrefizierten Biomasse im Pilotmaßstab hergestellte sogenannte Schwarzpellet wurde nach der europäischen Norm ISO 17225-1 (2014) charakterisiert.Die Ergebnisse waren vielversprechend und erreichten eine Erhöhung der scheinbaren Dichte von 469 kg pro m³ auf 568 kg pro m³ dank des Torrefizierungs-Vorbehandlungsprozesses.

Die anstehenden Herausforderungen zielen darauf ab, Technologien zu finden, um den Gehalt an Mikroelementen in gerösteten Weizenstrohpellets zu reduzieren, um ein Produkt zu erzielen, das auf den nationalen Markt gelangen kann und zur Bekämpfung der Umweltprobleme beiträgt, die das Land betreffen.