27 März 2009

DBU: Braunkohle aus Pflanzenteilen

Förderprojekte zur Weiterentwicklung der Hydrothermalen Carbonisierung

Die meisten Verfahren zur energetischen Nutzung von Biomasse sind auf bestimmte Biomassearten (Energiepflanzen) ausgerichtet. Demgegenüber können bei der sogenannten Hydrothermalen Carbonisierung (HTC) ohne Einschränkung alle Biomassearten, insbesondere biogene Reststoffe und Bioabfälle genutzt werden.

Bei diesem Verfahren wird organisches Material durch einen chemisch-physikalischen Prozess in ein festes, kohleähnliches Produkt umgewandelt, das einen höheren Brennwert besitzt als das Ausgangsmaterial. Die Umsetzung der Biomasse erfolgt unter Druck und Luftabschluss bei einer Temperatur von 185 °C in Wasser. Dank der Zugabe eines speziellen Katalysators verkürzt sich die Reaktionszeit auf nur wenige Stunden. Die Reaktion verläuft exotherm. Die Prozessführung ermöglicht zudem eine Optimierung des Wärmebedarfs durch Wärmerückgewinnung. Ebenso lässt sich durch Prozesswasserrecycling der Rohwasserbedarf und der Umfang der zu entsorgenden Abwässer entscheidend verringern.

In zwei Förderprojekten der DBU erfolgt derzeit eine Weiterentwicklung des bekannten HTC-Verfahrens bezüglich Optimierung des Reaktionsprozesses, Behandlung der wässrigen Phase, Katalysatoreneinsatz und Verwertung der HTC-Produkte.

Innerhalb des Projekts HydroCarb hat die Firma Schlitt (Kirtorf) mit einem Team um Prof. Richarts und Dipl. Ing. Altensen von der FH Gießen-Friedberg als Kooperationspartner die Machbarkeit des Verfahrens im Labormaßstab demonstriert. Parallel dazu wurde ein 3,5-m3-Versuchsreaktor mit einer Tagesproduktion von rund 1,5 t Pflanzenkohle entwickelt; die Peripheriegeräte der Reaktoranlage wurden in Zusammenarbeit mit dem zweiten Projektpartner Rößner Maschinenbau (Alsfeld) konstruiert. Die Anlage wird in Kürze den Betrieb aufnehmen und die ersten Testläufe absolvieren. Ziel des Projekts ist es, das HTC-Verfahren zur Marktreife weiterzuentwickeln.

In einem weiteren Vorhaben hat Prof. Dr.-Ing. H.-G. Ramke, Hochschule Ostwestfalen-Lippe, die Eignung des HTC-Verfahrens für organische Siedlungsabfälle untersucht. Unter anderem wurden dabei folgende Erkenntnisse gewonnen:

  • Die Carbonisierungen waren mit den meisten Materialien erfolgreich.
  • Die erzeugten Materialien (“Biokohlen”) sind hinsichtlich ihrer Hauptbestandteile und der Brennwerte als braunkohleartig zu bezeichnen.
  • Der Großteil (ca. 80%) des eingesetzten Kohlenstoffs in Form von Braunkohlepartikeln wird durch die Reaktion im festen Reaktionsprodukt eingebettet. Ein Teil des Kohlenstoffs, je nach Reaktionsbedingungen ca. 15%, verbleibt innerhalb der flüssigen Phase. Ein geringer Rest (ca. 5%) ist in der Gasphase wieder zu finden.
  • Die flüssige Phase besitzt als Reaktionsprodukt u. a. einen nicht unerheblichen Anteil an organischen Säuren und ist nach bisherigem Kenntnisstand anaerob umsetzbar. Hierdurch ist eine energetische Verwertung der flüssigen Phase in Form von Methan (CH4) möglich.
  • Das freigesetzte Gas besteht vorwiegend aus Kohlendioxid.

Weitere Informationen

Source: Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU), 2009-03

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