Die Oxyfuel-Verbrennung von Biomasse ist eine vielversprechende Alternative zur Kohleverbrennung, um auch in großskaligen Verbrennungsanlagen eine klimaneutrale Verbrennung mit reduzierten Emissionen zu erreichen. Im Gegensatz zur Verbrennung unter Luft besteht der Oxidator bei der Oxyfuel-Verbrennung hauptsächlich aus Sauerstoff und Kohlenstoffdioxid (CO2). Vorrangiges Ziel bei der Oxyfuel-Verbrennung ist es, den CO2-Anteil im Verbrennungsabgas zu erhöhen, um so die Anwendung von Carbon-Capture Methoden (CCS) zu ermöglichen. Allerdings führt der erhöhte Anteil von CO2 im Oxidatorstrom zu signifikanten Änderungen der grundlegenden Verbrennungs- und Transportvorgänge.  Das Verständnis der Gasphasenchemie unter Oxyfuel-Atmosphäre und die Entwicklung der entsprechenden reaktionskinetischen Modelle sind essentiell, um das Design und den Betrieb fortschrittlicher Biomasseverbrennungssysteme unter Oxyfuel-Bedingungen zu etablieren. Das Ziel dieses Projekts, das in den Transregio-Sonderforschungsbereich TRR/SFB129 „Oxyflame“ integriert ist, ist es, die grundlegende Kinetik der Verbrennung von Gasphasenbiomasse unter Oxyfuel-Bedingungen zu verstehen. Dazu werden die Experimente an einer idealisierten Flammenkonfiguration, dem Gegenstrombrenner, durchgeführt. Die experimentellen Randbedingungen in der Gegenstrombrennerkonfiguration sind sehr gut charakterisiert und ausgezeichnet reproduzierbar. Daher sind Gegenstrombrennerflammen ideal für Grundlagenexperimente und zur Validierung von numerischen Modellen geeignet.

Um die Verbrennungsvoränge im Detail zu untersuchen, werden Speziesmessungen mittels eines Flugzeit-Molekularmassenspektrometers durchgeführt. Die Anwendung eines Molekularstrahls ermöglicht neben der Detektion von stabilen Spezies auch die Bestimmung von instabilen Flammenspezies. Die Spezies in der Flamme sind nicht nur von grundlegender Bedeutung beim Umsatz des Brennstoffs, sondern spielen auch eine entscheidende Rolle bei der Bildung von Schadstoffen. Anhand der experimentellen Daten werden neuartige Reaktionsmechanismen entwickelt, die die komplexen chemischen Vorgänge in der Flamme beschreiben. Diese chemischen Modelle werden dann in Simulationen verwendet, um den Brennstoffansatz und die Emissionsbildung innerhalb von Biomasseverbrennungssystemen in großem Maßstab unter Oxyfuel-Bedingungen vorherzusagen.