Projekt 10032/01

Biologische Abluftreinigung mit Bio-Schichten-Filtern

Projektdurchführung

E. Begerow GmbH & Co.
An den Nahewiesen 24
55450 Langenlonsheim

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Ziel des Forschungsprojektes ist die Entwicklung einer neuen Biofiltertechnik, welche nicht die Nachteile der Festbetttechnik aufweist. Filterschichten mit Fasern als Träger- und Stützmaterial werden in Rahmenfilterplatten eingespannt. Gegenüber konventionellen Biofiltern sollen dadurch folgende Vorteile erreicht werden:
- Filterschichten sind wesentlich leichter handhabbar und austauschbar als die Schüttfüllung eines konventionellen Biofilters, welche hinsichtlich der im Inneren ablaufenden Vorgänge nicht kontrolliert werden kann und auch nur als Gesamtschüttung austauschbar ist;
- Filterleistung kann durch Parallel- und Reihenschaltung variiert werden;
- Anwendung von Biofiltern auch für Anlagen mit kleinen Abluftströmen;
- eingesetzten Filterschichten sind biologisch abbaubar.
Durch die Einführung neuer einfacher zu handhabender Techniken lässt sich die Akzeptanz und der Verbreitungsgrad von Biofiltern für die Abluftreinigung steigern. Neue Anwendungsgebiete sollen erschlossen werden, die aus wirtschaftlichen Gründen bisher für Biofilter nicht relevant waren.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenAuf Basis einer Marktrecherche wurden die Industriezweige definiert, in denen zu reinigende Abluft anfällt. Hierzu wurden im Hause Relutherm Kunden besucht und deren Abluftprobleme diskutiert. Um eine generelle Vergleichbarkeit und Herausarbeitung der Vorteile des neuen Bio-Schichten-Filters zu erhalten, wurde ein Systemvergleich mit verschiedenen Abluftreinigungsanlagen durchgeführt.
Die Filterschichten für den Biofilter wurden im Batch-Prozess hergestellt und mussten für die Anforderungen des Abluftreinigungsprozesses im Bio-Schichten-Filter rezepturseitig modifiziert sowie physikalisch und chemisch analysiert werden. Um in den Dauerversuchen die Abbauleistung des Biofilters verfolgen zu können, wurden geeignete analytische Methoden ausgewählt und verwirklicht. Es erfolgte eine Messung der Druckdifferenz über den Schichten. An den Roh- und Reingasströmen wurden kontinuierlich Temperatur und Feuchtegehalt gemessen. Zusätzlich wurden die absoluten Konzentrationsverhältnisse im Roh- und Reingas des Bio-Schichten-Filters im Bezug auf den Kohlenstoffgehalt und die Geruchsstofffracht mittels Flammenionisationsdetektor bzw. Olfaktometrie erfasst. Anhand der gewonnenen Ergebnisse wurden Verbesserungsmaßnahmen erarbeitet und in die Praxis umgesetzt.


Ergebnisse und Diskussion

Bei der Herstellung der Biofilterschichten sollte ursprünglich auf Naturfasern zurückgegriffen werden, die auf Grund ihrer natürlichen Beschaffenheit und ihrer Gehalte an benötigten Nährstoffen besonders gut von Mikroorganismen besiedelt werden können. Von diesem gedanklichen Ansatz musste im Zuge fortschreitender Erkenntnisse aus Herstellungsversuchen Abstand ge-nommen werden. Für die Abbauversuche setzten sich Filterschichten (be-zeichnet als 1 K) durch, die aus reinen Zellstofffasern gefertigt wurden. Zur Gewährleistung der Nährstoffversorgung der Mikroorganismen wurde ein Supplinreservoir in die Matrix der Zellstoffschichten integriert.
Für den Bio-Schichten-Filter konnte für den Schadstoff n-Butanol eine ma-ximale Abbauleistung von ca. 425 mg/(m2h) bei einer Filterflächenbelastung von 1,65 m3/(m2h) festgestellt werden. Bezogen auf das reine Filtervolumen ergibt sich für den Bio-Schichten-Filter eine Abbauleistung von ca. 88 g/(m3h), ohne Berücksichtigung konstruktiv notwendiger Zwischenabstände. Der Zusatz eines Sorbens in die Biofilterschichten führte prinzipiell zu einer Erhöhung der Sorptionskapazität und der Abbauleistung. Allerdings verringerte sich gleichzeitig die Stabilität der Filterschichten, wodurch sich eine sehr ungleichmäßige Durchströmung im Bio-Schichten-Filter ergab und die genannten Vorteile relativierte.

Im Rahmen der Praxisversuche am Kompostwerk der Umweltschutz Nord GmbH konnte ein maximaler Abbaugrad von 44,8 % erreicht werden. Während des Praxisversuchs stellte sich die erhebliche Kondensatbildung als Hauptproblem heraus. Zudem erwies sich die Standzeit der Filterschichten mit maximal 3 Monaten als gering.
In der Marktrecherche konnte insbesondere im Fast-Food-Bereich ein hohes Marktpotential für den Bio-Schichten-Filter herausgearbeitet werden.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Relutherm GmbH:
§ Kolloquium mit 10 Entscheidungsträgern der Bahlsen GmbH (Hannover)
§ Messe ANUGA FOOD TEC 2000 in Köln
§ Messe IDUSTRIA 2000 in Budapest

Lehrstuhl für Energie- und Umwelttechnik der Lebensmittelindustrie (TU München):
Kunda, C.: Abbau von n-Butanol durch den Starterorganismus Pseudomonas fluorescens in einem neuartigen Bio-Schichten-Filter. Dissertation, Technische Universität München, Fakultät für Brauwesen, Lebensmitteltechnologie und Milchwissenschaft

Umweltschutz Nord GmH:
Tag der offenen Tür im Kompostwerk in Ganderkesee am 27.05.2000
Gemeinsames Patent:
Ruß, W.; Dries, M.; Meyer-Pittroff, R.: Deutsches Patent DE 19630595 A1.1995

E. Begerow GmbH & Co., An den Nahewiesen 24, 55450 Langenlonsheim,
Tel.: 06704/20401, Fax: 06704/204173
Technische Universität München, Lehrstuhl für Energie- und Umwelttechnik der Lebensmittelindustrie
Weihenstephaner Steig 22, 85350 Freising, Tel.: 08161/71-4362


Fazit

Im Rahmen des Gemeinschaftsvorhabens wurde systematisch am Errei-chen der Zielsetzung gearbeitet und neue Erkenntnisse für den Einsatz des Bio-Schichten-Filters wurden gefunden. Die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten konzentrierten sich auf das analytische Erforschen der benötigten Milieubedingungen für die Abbauflora und die damit verbundene Abbauleistung.
Für den wissenschaftlichen Partner war das Projekt mit der Dissertation und der Patentanmeldung sehr erfolgreich. Weniger befriedigend ist das Ergebnis für die beteiligten Industriepartner, da mit Abschluss des Projektes keine anwendungsreife Konfiguration des neuen Biofilters vorgestellt werden konnte. Gleichwohl handelt es sich um ein solides Projekt mit zeitnaher und qualifizierter Berichterstattung.