Das Ziel des EU-geförderten Horizon Europe-Projekts PYSOLO (PYrolysis of biomass by concentrated SOLar pOwer) ist die Entwicklung eines vollständig erneuerbaren Prozesses zur solaren Pyrolyse von Biomasse. Dabei wird konzentrierte Solarenergie genutzt, um Bio-Öl, Biokohle und Pyrogas herzustellen. Der Prozess minimiert CO₂-Emissionen und benötigt keine fossilen Rohstoffe. Durch Wärmespeicherung und die mögliche Nutzung von Strom aus dem Netz kann das System auch unabhängig von direkter Sonneneinstrahlung betrieben werden.
In der ersten Hälfte des Projekts standen die Entwicklung und Erprobung zentraler Komponenten im Fokus. Dazu gehören die Anpassung des Solarreceivers, die Auswahl geeigneter Partikel-Wärmeträger (PHCs), die Entwicklung zweier Reaktortypen und die Erstellung eines detaillierten Pyrolysemodells. Die Ergebnisse zeigen Fortschritte auf mehreren Ebenen und bilden die Grundlage für die nächste Projektphase.
Solarbetriebene Biomasse-Pyrolyse mit PHCs
Im Zentrum des PYSOLO-Prozesses steht die Nutzung konzentrierter Sonnenstrahlung. Heliostaten lenken diese auf einen Solarreceiver, in dem Partikel-Wärmeträger (PHCs) auf bis zu 800 °C erhitzt werden. Diese speichern die Wärme und geben sie im Reaktor an Biomasse ab, die dort in einer sauerstofffreien Umgebung pyrolysiert wird. So entstehen Bio-Öl, Biokohle und Pyrogas. Das System kann auch bei geringer Sonneneinstrahlung durch gespeichertes Pyrogas oder erneuerbaren Netzstrom betrieben werden. Die erzeugte Biokohle lässt sich als Düngemittel verwenden, das Pyrogas kann zur Netzstabilisierung genutzt oder bei Bedarf im System selbst verbrannt werden.
Auswahl geeigneter Partikel-Wärmeträger
Im Drehrohrofen-Solarreceiver wurden verschiedene PHC-Materialien getestet. Bewertet wurden Kriterien wie Partikelgröße, Fließverhalten, optische Eigenschaften, Abrieb, Kosten und Verhalten nach der Pyrolyse. Ausgewählt wurden Olivin, Sand, Aluminium-Erz (Bauxit) und Kohle. Diese Materialien werden aktuell in den Reaktoranlagen erprobt. Parallel passt Projektpartner DLR den Solarreceiver an und verbessert ihn. Erste Labortests sind für die erste Jahreshälfte 2026 geplant.
Reaktorentwicklung für verschiedene Anwendungsgrößen
Zwei unterschiedliche Reaktortypen werden im Rahmen des PYSOLO-Projekts entwickelt und derzeit im Pilotmaßstab getestet. Der Projektpartner RE-CORD arbeitet an einem Schneckenreaktor, der für die langsame Pyrolyse konzipiert ist. In diesem Reaktor wird die Biomasse mithilfe einer rotierenden Schnecke gleichzeitig transportiert und durch heiße Partikel-Wärmeträger (PHCs) erhitzt. Diese Bauweise eignet sich besonders für kleinere bis mittlere Anlagen und ermöglicht eine kontinuierliche Verarbeitung der Biomasse.
Parallel dazu entwickelt das Instituto de Carboquímica (ICB-CSIC) einen Wirbelschichtreaktor für die schnelle Pyrolyse. In diesem Reaktortyp wird Gas mit hoher Geschwindigkeit durch das Bett der PHCs geleitet, sodass sich die Feststoffpartikel ähnlich wie eine Flüssigkeit verhalten. Diese fluidisierte Bewegung gewährleistet eine homogene Temperaturverteilung im Reaktorraum und verhindert die Entstehung lokaler Überhitzungen (Hotspots). Beide Reaktoren – Schnecken- und Wirbelschichtsystem – sind inzwischen als Demonstrationsanlagen aufgebaut und in Betrieb genommen worden. Derzeit finden Testreihen mit den vier ausgewählten PHC-Materialien unter unterschiedlichen Betriebsbedingungen statt.
Modellierung und Prozessbewertung
POLIMI hat ein detailliertes Pyrolysemodell entwickelt, das den Output abhängig von Betriebsparametern und Biomassetypen vorhersagen kann. Das Modell wurde in das Gesamtsystem integriert, um die techno-ökonomische Leistungsfähigkeit zu bewerten. Erste Ergebnisse zeigen eine Steigerung der Kohlenstoffeffizienz um mehr als 25 % sowie eine potenzielle Senkung der Bio-Öl-Kosten um 8 % im Vergleich zum konventionellen Ansatz.
Herkunft der Biomasse und Standortanalyse
Das Forest Science and Technology Centre of Catalonia (CTFC) analysiert geeignete Biomassearten wie Waldrestholz, Traubentrester und Olivenmühlenrückstände. Besonders im Fokus stehen Regionen in Spanien, Italien und Griechenland mit hoher Dichte an Olivenhainen und Weinbergen. Dabei werden Verfügbarkeit, Lagerung und Transport berücksichtigt, um geeignete Standorte für Pyrolyseanlagen zu identifizieren.
Ausblick auf die zweite Projektphase
In der zweiten Projektphase wird der Transport der PHCs in den Reaktor getestet. Aktuell werden Schrauben- und Stufensysteme untersucht, einschließlich einer Vorrichtung zur Partikel-Luft-Trennung für eine sauerstoffarme Einspeisung. Geplant sind eine umfassende Systemanalyse, techno-ökonomische Studien (TEA) und Lebenszyklusanalysen (LCA). Ziel ist der Nachweis erheblicher negativer CO₂-Emissionen im industriellen Maßstab. Zudem werden Risiken und potenzielle Gefahrenquellen der Technologie, Materialien und Endprodukte bewertet. Ein Scale-up vom Labor- zum Industriemaßstab ist ebenfalls vorgesehen.
Projektkoordinator Marco Binotti (Politecnico di Milano) erklärt: „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.“
Stakeholder-Event im November 2025 in Zaragoza
Am 6. November 2025 veranstaltet das PYSOLO-Konsortium ein Event in Zaragoza (Spanien), das sich an Stakeholder aus Industrie, Wissenschaft, Landwirtschaft und Politik richtet. Gezeigt werden bisherige Ergebnisse mit besonderem Fokus auf Biokohle. Die Veranstaltung umfasst eine Projektvorstellung, eine Besichtigung der Forschungsanlagen am Instituto de Carboquímica (ICB-CSIC) sowie ein Networking-Lunch.