Aufgrund der durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe und damit verbundenen Treibhausgas-, vor allem CO2, und anderen Schadstoffemissionen entstehenden Umweltprobleme wurden andere Methoden zur Erzeugung sauberer Energie, wie z. Bsp. die Verbrennung von Biomasse gesucht. So hat die Verbrennung hochwertiger Holzpellets in den letzten Jahrzehnten zugenommen. Hochwertige Holzpellets werden weltweit gehandelt und zur Wärme- und Stromerzeugung verbrannt. Auch andere Biomassebrennstoffe wurden erforscht. Untersucht wurden unter anderem die Lieferketten für die Brennstoffversorgung, die Vorbereitung, Handhabung und Zuführung von Brennstoff, die Nachhaltigkeit der Brennstoffbeständigkeit und die Nachrüstung von Kesseln. Die Ergebnisse dieser Studien lieferten Informationen zur Durchführbarkeit, Wirtschaftlichkeit und Wirksamkeit der Verbrennung von Biomassebrennstoffen in Stromerzeugungsanlagen. Die Charakterisierung der Rückstände stand jedoch nicht im Vordergrund. Daher ist wenig über die Produktqualität der durch die Verbrennung von Biomasse erzeugten Flugasche bekannt.
Diese Dissertation behandelt die Charakterisierung von Biomasse-Flugaschen, die in Staubfeuerungsanlagen (der am häufigsten verwendeten thermischen Umwandlungstechnologie) entstehen. Die auf Grundlage der Literaturrecherche am besten geeigneten Biomasse Brennstofftypen wurden für diese Arbeit verwendet. Die Auswirkungen von Änderungen der Verbrennungsbedingungen, z.B. der Verwendung von Additiven und der Einführung von Brennern zur NOX Reduzierung in Kombination mit Ausbrandluft, auf die Bildung von Flugasche und deren Qualität wurden untersucht. Diese Änderungen wurden mit der Verbrennung von Biomasse unter herkömmlichen Bedingungen verglichen. Die Software FactSage 7.1 wurde verwendet, um ihr Potenzial für die Vorhersage von Mineralphasen in der Asche bei unterschiedlichen Eingangsparametern zu ermitteln. Dies erwies sich als äußerst nützlicher Ansatz, insbesondere für Biomasseasche, oder das Verfahren könnte für Brennstoffgemische verwendet werden. Die Flugasche wurde durch chemische Analysen der Haupt- und Nebenelemente sowie des Auslaugungsverhaltens (Umweltaspekt) charakterisiert. Die Partikelgrößenverteilungen der Flugasche wurden bewertet. Röntgenpulverdiffraktometrie und Mikro- Raman-Spektroskopie wurden verwendet, um die Mineralphasen qualitativ zu bewerten. Rasterelektronenmikroskop und energiedispersive Röntgenstrahlen wurden verwendet, um die morphologischen Eigenschaften der Flugascheteilchen zu beobachten. Auswertungsversuche wurden durchgeführt, um das Verhalten der Flugasche zu charakterisieren. Die Flugaschequalitäten wurden auf ihre Eignung für eine Putzgrundierung getestet. Eine Flugasche-Qualität erwies sich für den Einsatz in Außenputzen als geeignet. Der Ersatz von Zement durch eine hochwertige Flugasche in Putzmischungen oder anderen alternativen Bindemitteln, möglicherweise in erheblichen Mengen, könnte zur Verringerung der CO2 Emissionen aus der Zementindustrie führen, da weniger Zement benötigt würde.
Die Ergebnisse liefern wertvolle Informationen für Kraftwerkspersonal, Aschemanager und Behörden. Darüber hinaus tragen die Ergebnisse zu einem nachhaltigen Aschemanagement der durch Verbrennung von Biomasse in Brennstoffkesseln entstehenden Flugasche bei, was die soziale Verantwortung und Kreislaufwirtschaft unterstützt.