Adsorptive CO₂-Rückgewinnung in Brauereien

CO₂-Rückgewinnung in Produktionsprozessen

Beim Reduzieren von Kohlendioxidemissionen stehen eine nachhaltige Energieerzeugung und Energieeinsparungen häufig im Fokus. Weniger beachtet ist der Einsatz von Kohlendioxid (CO₂) als Prozessgas. In Brauereien machen produktionsgebundene CO₂-Emissionen mehr als 20 % der Treibhausgasemissionen eines Unternehmens aus. CO₂ wird in Brauereien als Spül- und Vorspanngas verwendet, das heißt es wird zum Spülen von Rohrleitungen, Druck- und Lagertanks genutzt oder unter Druck zum Umpumpen von Flüssigkeiten. Darüber hinaus bildet sich CO₂ während des Fermentationsprozesses. Großbrauereien gewinnen dieses CO₂ über konventionelle Gaswäschersysteme zurück. Da diese jedoch hohe Investitions- und Betriebskosten verursachen, sind sie für kleine und mittlere Brauereien zu kostenintensiv. Das CO₂ wird bei diesen Betrieben in die Atmosphäre entlassen.

Neues Verfahren: Adsorptive Rückgewinnung

Ein Projektkonsortium bestehend aus der KASPAR SCHULZ Brauereimaschinenfabrik & Apparatebauanstalt e. K., Bamberg, dem Lehrstuhl für Umweltgerechte Produktionstechnik der Universität Bayreuth und der Neue Materialien Bayreuth GmbH entwickelt nun ein neues Verfahren mit dem Ziel, das Rückgewinnen des CO₂ auch für kleine und mittlere Betriebe wirtschaftlich zu machen und so die produktionsbedingten CO₂-Emissionen um etwa 90 % zu senken: Mithilfe einer neuen Anlagetechnik soll das CO₂ adsorptiv – das heißt durch die Anreicherung an der Oberfläche von geeigneten Strukturmaterialien – gebunden und anschließend wieder als Prozessgas genutzt werden. Nach der Verfahrensentwicklung und der Verfahrensvalidierung durch Vorversuche im Labormaßstab folgt ein Praxistest mit einer Pilotanlage beim Projektpartner Neumarkter Lammsbräu Gebr. Ehrnsperger KG, Neumarkt. Umweltschonendes Wirtschaften hat dort Tradition: Schon im Jahr 2001 wurde der Firmenchef Dr. Franz Ehrnsperger für sein ganzheitliches ökologisches Unternehmenskonzept mit dem DBU Deutschen Umweltpreis ausgezeichnet.

Aufbau der Pilotanlage

In der Pilotanlage strömt das bei der Bierproduktion anfallende Gasgemisch mit rund 85 Volumenprozent CO₂ in einen Auffangspeicher und gelangt dann über einen Verdichter in eine Adsorptionskammer. Diese enthält das Adsorbens, nämlich ein Material aus Nanozellulose-Fasern mit oberflächlich immobilisierten Aminogruppen. Diese Aminogruppen adsorbieren das CO₂ selektiv und setzen es bei Temperaturen oberhalb von 100 °C wieder frei. Um einen kontinuierlichen Betrieb zu ermöglichen, werden mehrere Kammern alternierend eingesetzt.

Hoher ökologischer und ökonomischer Nutzen

Durch den Einsatz des neuen Verfahrens können allein im Pilotunternehmen Neumarkter Lammsbräu jährlich 348 Tonnen CO₂ rückgewonnen werden. Im Vergleich mit konventionellen Wäschersystemen zeigen sich weitere Vorteile: Der jährliche Wasserverbrauch sinkt um 455 Tonnen und der jährliche Energiebedarf um 86 %. Durch den Einsatz umweltverträglicher Adsorbentien auf Basis nachwachsender Rohstoffe werden Abfälle und Gefahrenstoffe aus der herkömmlichen CO₂-Rückgewinnung vermieden. Ökonomisch überzeugt das neue Anlagenkonzept durch die geringeren Investitionskosten. Darüber hinaus liegen die Kosten für das Rückgewinnen des CO₂ deutlich unter 50 % der Einkaufskosten für CO₂, die ohne Rückgewinnung anfallen würden.

Mittelfristig könnte sich die adsorptive CO₂-Rückgewinnung damit zu einer Schlüsseltechnologie für mittelständische Brauereien entwickeln.

Projektthema:
Adsorptive CO₂-Rückgewinnung in Produktionsprozessen
https://co2gewinnung.de/

Projektdurchführung:
KASPAR SCHULZ
Brauereimaschinenfabrik & Apparatebauanstalt e. K.
info@kaspar-schulz.de
www.kaspar-schulz.de

Kooperationspartner:
Universität Bayreuth, Bayreuth,
www.uni-bayreuth.de

Neue Materialien Bayreuth GmbH, Bayreuth,
www.nmbgmbh.de

Neumarkter Lammsbräu Gebr. Ehrnsperger KG, Neumarkt
www.lammsbraeu.de

AZ 32695