Energie aus organischen Siedlungsabfällen
Bisher wurden Bioabfälle aus Haushalten entweder kompostiert und stofflich verwertet oder über die Vergärung energetisch genutzt. Der energetische Wirkungsgrad der Vergärungsanlagen ist aber relativ gering, wenn nur elektrische Energie gewonnen wird.
„Biokohle“ aus Biomasse
Beim Prozess der Hydrothermalen Carbonisierung (HTC) wird organisches Material durch einen chemisch-physikalischen Prozess in ein festes, kohleähnliches Produkt umgewandelt, das einen höheren Brennwert besitzt als das Ausgangsmaterial. Unter Zugabe von Wasser und einem geeigneten Katalysator wird die Biomasse unter Druck und Luftabschluss auf 180 – 200 °C Grad Celsius erhitzt. Die Reaktion läuft dann innerhalb weniger Stunden ab. Der Kohlenstoff, der in dem Pflanzenmaterial gebunden war, liegt danach in Form kleiner, poröser Braunkohle-Kügelchen vor. Die Umwandlung des organischen Materials in einen heizwertreichen Energieträger eröffnet die Möglichkeit, auch Abfallstoffe mit hohen Wassergehalten wie Bioabfälle aus Haushalten effizient zu nutzen.
Unter der Leitung von Professor Ramke von der Hochschule Ostwestfalen-Lippe wurde die Eignung des HTC-Verfahrens für organische Siedlungsabfälle in vier Teilprojekten untersucht. Im Vordergrund stand dabei die Frage, ob die Anwendung der HTC auch bei organischen Siedlungsabfällen energetisch und wirtschaftlich interessant ist. Ferner wollten die Wissenschaftler die Voraussetzungen für die Umsetzung in den technischen Maßstab schaffen.
Die Untersuchungen haben bestätigt, dass auch bei der Hydrothermalen Carbonisierung von Bioabfällen Wärme entsteht. Die Carbonisierungen mit Standardsubstraten und organischen Siedlungsabfällen zeigten, dass etwa 5 MJ/kg TS als Wärmeenergie freigesetzt werden. Ein weiterer Pluspunkt der Behandlung von wässrigen organischen Abfällen ist, dass das Entwässerungsverhalten der entstandenen „Wasser-Kohlenstoff-Gemische“ deutlich besser ist als das der Input-Materialien. Dies lässt erwarten, dass bei geschickter Prozessführung auch die Energiebilanz der gesamten Prozesskette günstiger ausfällt als bei bisherigen Verfahren.
Folgende weitere Erkenntnissen konnten gewonnen werden:
- Die Carbonisierungen waren mit den meisten Input-Materialien erfolgreich.
- Die erzeugten „Biokohlen“ sind hinsichtlich ihrer Hauptbestandteile und Brennwerte als braunkohleartig zu bezeichnen.
- Mindestens 80 % des eingesetzten Kohlenstoffs verbleiben als braunkohle-artige Partikel im festen Reaktionsprodukt. Ein Teil des Kohlenstoffs gelangt in die flüssige Phase, etwa 5 % finden sich in der Gasphase.
- Die organischen Inhaltsstoffe der flüssigen Phase sind sowohl aerob als auch anaerob gut abbaubar.
- Bei der anaeroben Umsetzung ist eine energetische Verwertung des entstehenden Biogases möglich.
- Das freigesetzte Gas besteht dominierend aus Kohlenstoffdioxid.
Projektthema
Energiegewinnung aus organischen Siedlungsabfällen durch Hydrothermale Carbonisierung
Projektdurchführung
Hochschule Ostwestfalen-Lippe
Fachbereich Umweltingenieurwesen und Angewandte Informatik
Fachgebiet Abfallwirtschaft und Deponietechnik
Prof. Dr.-Ing. Hans-Günter Ramke
An der Wilhelmshöhe 44
37671 Höxter
Tel. 05271/687-130
Fax 05271/687-200
hans-guenter.ramke@hs-owl.de
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