09.01.2015
Mehr Energie und Rohstoffe aus Klärschlamm und Gärresten
Forscher zeigen, dass sie mit diesem Verfahren organische Reststoffe in Strom, Wärme, gereinigtes Gas, motorentaugliches Öl und hochwertige Biokohle verwandeln können.
Biogasanlagen sind ein wichtiger Baustein für die dezentrale Energieversorgung. Sie erzeugen Strom aus nachwachsenden Rohstoffen und können die stark schwankende Wind- und Sonnenenergie ausgleichen. In Deutschland sind bereits 8000 Anlagen mit einer elektrischen Leistung von insgesamt 3,75 Gigawatt in Betrieb – das entspricht etwa drei Kernkraftwerken. Aber die Anlagen haben auch einige Nachteile: Sie verarbeiten nur ein eingeschränktes Spektrum organischer Stoffe und stehen in Konkurrenz mit dem Anbau von Nahrungsmitteln.
Strom, Öl, Gas und Biokohle produzieren
Nun ist es
Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern vom Fraunhofer-Institut für Umwelt-,
Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT gelungen, die Effizienz der
Biogasanlagen erheblich zu steigern. Das von ihnen entwickelte
Biobatterie-Verfahren liefert nicht nur Strom und Wärme, sondern auch
hochwertige Produkte, wie Gas, Öl und Pflanzenkohle. Diese können je nach
Bedarf verwertet werden: etwa zur Stromerzeugung, als Schiffs- oder
Flugzeugkraftstoff, als Beimischung zu Kraftstoffen oder als Düngemittel. Weiterverarbeitet
liefern sie sogar Basisstoffe für die Chemische Industrie.
Die Biobatterie ist modular aufgebaut und besteht aus einem Pool
umweltfreundlicher Technologien wie Biogasanlagen, thermischen Speichern,
Vergasern und Motoren zur Stromerzeugung. Herzstück des Konzepts ist das
thermo-katalytische Reforming (TCR®). Damit bauen die Experten Kohlenstoffe aus
organischem Material wie beispielsweise Gärresten aus Biogasanlagen und der
Bioethanolproduktion, industriellen Biomasseabfällen, Klärschlämme, Stroh,
Holzreste oder Tierexkremente um. Das Ergebnis: Öl, Gas und Biokoks. „Der
besondere Vorteil der Biobatterie ist, dass wir eine Vielzahl von
Ausgangsstoffen verwerten können, die sonst oft aufwändig entsorgt werden
müssten“, erklärt Professor Andreas Hornung, Leiter des UMSICHT am
Institutsteil Sulzbach-Rosenberg.
Pilotanlage verarbeitet biogene Reststoffe
Dass dies
auch in der Praxis funktioniert, zeigen die Forscherinnen und Forscher an einer
Pilotanlage, die etwa 30 kg Gärreste in der Stunde verwertet. Die
Ausgangsstoffe wandern zunächst durch eine Schleuse unter Sauerstoffausschluss
in eine sich kontinuierlich drehende Schnecke. Dort wird das Material erhitzt
und in Biokohle sowie flüchtige Dämpfe zerlegt. Die Dämpfe werden weiter
erhitzt und dann wieder abgekühlt. Dabei kondensiert eine Flüssigkeit, die
Bioöl und Prozesswasser enthält. Die Forscher trennen das hochwertige Öl ab, um
es weiter zu nutzen. Das entstandene Gas wird gereinigt und aufgefangen.
Die flüssigen, gasförmigen und festen Produkte lassen sich vielfältig
weiterverwerten. Das Öl kann entweder zu Schiffs- und Flugzeugkraftstoff
verarbeitet werden oder in einem Blockheizkraftwerk – wie auch das Gas – für
die Strom- und Wärmeerzeugung genutzt werden. Das abgetrennte Prozesswasser
enthält zahlreiche kurzkettige, biologisch abbaubare Kohlenstoffverbindungen.
Es kann wieder in die Biogasanlage zurückgeführt werden und so die
Methanausbeute steigern. Die Biokohle eignet sich als Bodenverbesserer.
Aber arbeitet die Biobatterie auch effizient? „Die Anlage wandelt in einem
robusten und kontinuierlichen Prozess über 75 Prozent des Energieeinsatzes in
qualitativ hochwertige Energieträger um. Der Wirkungsgrad lässt sich noch
weiter steigern, wenn man mobile Latentwärmespeicher einsetzt“, erklärt Hornung.
Ein besonderer Vorteil der Biobatterie ist, dass sich das System stufenweise
ausbauen lässt. „Das ist für die Betreiber finanziell sehr interessant. Denn
für den Start sind keine hohen Investitionen notwendig, wie unsere
Wirtschaftlichkeitsanalysen belegen“, führt Hornung aus. Die Susteen
Technologies GmbH, eine Ausgründung von UMSICHT, setzt das Konzept Biobatterie
bereits gemeinsam mit Kooperationspartnern im In- und Ausland in großen
Pilotanlagen in die Praxis um.
Weitere Informationen:
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Quelle FRAUNHOFER 2015
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