Biomass steam processing (BSP)

Die langfristig gesetzten Ziele zur Minderung der CO2-Emission haben in den letzten Jahren dazu geführt, dass vermehrt erneuerbare Energieträger zur Deckung des Primärenergiebedarfs eingesetzt werden. Mit über 60 % stellt Biomasse den größten Anteil der regenerativen Energieträger dar, weswegen die effiziente und nachhaltige Nutzung vorhandener Biomassen hohe Priorität hat. Vermehrt in den Fokus rücken dabei auch Abfallbiomassen, wie zum Beispiel pflanzliche Haushaltsreststoffe ('Biotonne'), Rückstände aus Fermentationsverfahren oder Klärschlamm. Das BSP-Verfahren ist für diese Stoffströme einsetzbar ebenso wie auch für klassische Biomassen (Holz, Stroh etc.). Das BSP-Verfahren kombiniert vorteilhafte Elemente der langsamen Pyrolyse und der hydrothermalen Karbonisierung (HTC) bei moderateren und verfahrenstechnisch einfach zu realisierenden Prozessparametern. Die Biomasse wird in überhitzter Dampfatmosphäre drucklos bei Temperaturen von etwa 350 °C und kurzen Reaktionszeiten zwischen 30 und 150 min behandelt. Die daraus resultierenden trockenen Biokohlen haben im Vergleich zu durchschnittlichen HTC-Produkten ähnliche elementare Zusammensetzungen und Brennwerte. In der vorliegenden Arbeit wurden Experimente in einem Technikumsreaktor mit maximalen Durchsatz von 0,5 kg/h durchgeführt und diese Erkenntnisse zur Planung und Umsetzung einer vergrößerten Pilotanlage mit bis zu 50 kg/h Durchsatz verwendet.

Angesichts der knapper werdenden fossilen Ressourcen und des fortschreitendenKlimawandels steigt das Interesse an Energieträgern aus Biomassen. DerEinsatz von Klärschlamm oder kohlehydratbasierten biogenen Reststoffen, wieStroh, Holzresten und -abfällen, Grasschnitt, vegetabilen Abfällen, Gärrestenals Energieträger anstelle von sogenannten 'Energiepflanzen' vermeidet dieKonkurrenz zu Nahrungsmitteln. Biomasse weist einen hohen Anteil an chemischgebundenem Wasser, sowie häufig einen hohen Feuchtegehalt auf. Darausresultiert ein niedriger massebezogener Energiegehalt.Um die Energiedichte von Biomasse zu erhöhen, sind verschiedene Verfahrenverfügbar. Abhängig von Parametern wie Temperatur, Druck, Reaktionszeit undBiomasseanteil lassen sich dabei feste, flüssige oder gasförmige kohlenstoffhaltigeStoffe gewinnen. Generell gilt: Mit steigender Schärfe der Reaktionsbedingungen,vor allem Temperatur und Reaktionszeit, nimmt die Tendenz zur Bildunggasförmiger Produkte zu und es entstehen kleinere organische Moleküle.Kohlenstoff stellt einen vielfältig einsetzbaren effektiven Energiespeicher dar.Verfahren zur Konditionierung von Biomasse, die auf Kohlenstoff als Feststoffabzielen, treffen daher auf wachsendes Interesse. Bei der Karbonisierung wirdder Kohlenstoffanteil der Einsatzbiomassen durch thermische Behandlungin Inertgasatmosphäre (Pyrolyse) oder mit Hilfsstoffen wie heißem, flüssigemWasser unter Druck (HTC) als feste Kohle gewonnen. Sowohl Pyrolyse als auchHTC erfordern vergleichsweise lange Reaktionszeiten, um in den Produktenhohe Kohlenstoffanteile zu erreichen. So wird bei der Pyrolyse die Biomassefür Stunden bis Tage auf rund 450 °C gehalten. Bei der HTC sind mit etwa achtbis 24 Stunden bei 180 °C bis 240 °C kürzere Reaktionszeiten zu realisierenund die Reaktionstemperaturen niedriger. Der verfahrenstechnische Aufwandbei der HTC ist allerdings durch das flüssige, heterogene Reaktionsmedium undden anzuwendenden Druck erheblich höher. Zudem wirkt das Reaktionsmediumdurch die in der Biomasse enthaltenen Salze und organische Säuren, die imProzess gebildet werden, unter den Reaktionsbedingungen der HTC korrosiv,was hohe Anforderungen an das Material der Reaktoren stellt. Vorteilhaft beider HTC ist die Möglichkeit, feuchte Biomasse einzusetzen. Dabei lassen sich
äußerst variable Strukturen erreichen.

Weitere Autoren: Leonhard Walz, Johannes Steinbrück



Copyright: © Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakultät Universität Rostock
Quelle: 9. Rostocker Bioenergieforum (Juni 2015)
Seiten: 9
Preis: € 4,50
Autor: Prof. Dr.-Ing. Henning Bockhorn
 
 Diesen Fachartikel kaufen...
(nach Kauf erscheint Ihr Warenkorb oben links)
 Artikel weiterempfehlen
 Artikel nach Login kommentieren



Diese Fachartikel könnten Sie auch interessieren:

GreenSelect - Konservierung (Silierung) von krautigem Grüngut zur zeitversetzten Verwertung in Biogutvergärungsanlagen
© Witzenhausen-Institut für Abfall, Umwelt und Energie GmbH (11/2022)
Im Projekt GreenSelect, welches vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz im Rahmen des Programms 'Energetische Biomassenutzung' gefördert wurde, hat das Witzenhausen-Institut mit verschiedenen kommunalen Praxispartnern die separate Erfassung, Silierung und Vergärung von Grüngut in Praxisversuchen durchgeführt. Im Beitrag werden die Ergebnisse verkürzt und zusammenfassend vorgestellt. Der ausführliche Abschlussbericht inklusive einer ökonomischen und ökologischen Bewertung ist auf der Webseite des Programms 'Energetische Biomassenutzung' zu finden.

Ausschreibungen im EEG 2017 - Konsequenzen und Perspektiven für die Holzenergie
© Witzenhausen-Institut für Abfall, Umwelt und Energie GmbH (5/2017)
Mit dem EEG 2017 werden Ausschreibungen für Biomasse-Bestands- und Neuanlagen eingeführt. Die Ausschreibungsmengen eröffnen der Bio- und Holzenergie die Perspektive, den Bestand zu erhalten und zu modernisieren - allerdings mit Abstrichen, denn Altholz-Anlagen sind von der EEG-Förderung ausgeschlossen. Ab 2023 werden zum Bestandserhalt des Biomasseanlagenparks erheblich größere Ausschreibungsvolumen benötigt. Um die hierfür für notwendige Akzeptanz zu schaffen, bedarf es einer intensiven Vorarbeit auf politischer und gesellschaftlicher Ebene.

Smart Bioenergy - Die Rolle der energetischen Verwertung von biogenen Abfällen und Reststoffe im Energiesystem und der biobasierten Wirtschaft
© Witzenhausen-Institut für Abfall, Umwelt und Energie GmbH (5/2017)
Im Sinne einer nachhaltigen Entwicklung muss die Energieversorgung in Deutschland in den nächsten Jahrzehnten vollständig auf erneuerbare Energien ausgerichtet und die Versorgung der Industrie mit organischen Grundstoffen in diesem Jahrhundert von petro- auf biobasierte Stoffe umgestellt werden. Das Ziel der nachhaltigen Integration von Bioenergie in einem Energie- und Bioökonomiesystem der Zukunft kann nur gelingen, wenn die Bioenergie möglichst effizient, umweltverträglich und mit höchstmöglichem volkswirtschaftlichem Nutzen eingebunden wird. Unsere Aufgabe ist es, diese langfristig angelegte Entwicklung wissenschaftlich zu begleiten und mittels 'Smart Bioenergy' einen Beitrag zur Optimierung der energetischen Biomasseverwertung entlang der gesamten Wertschöpfungskette zu leisten.

Situation der Holzenergie in Deutschland - Öffentlichkeit, Markt, Restriktionen
© Witzenhausen-Institut für Abfall, Umwelt und Energie GmbH (11/2016)
Wer die Medien der letzten drei bis vier Jahre verfolgt hat, wird festgestellt haben, dass die Energiewende in die Kritik und damit einhergehend auch ins Stocken geraten ist. Dies gilt insbesondere für den Bereich der Bioenergie. Neben gravierenden geopolitischen Ereignissen, in deren Nachfolge es zu einem dramatischen Verfall der fossilen Brennstoffpreise gekommen ist, sieht sich die Branche oftmals mit massiver Kritik seitens des Umweltschutzes konfrontiert. Eine Kritik, die nur zu einem Teil berechtigt ist; zumindest was Energie aus Holz angeht, sieht auch die EU im Bereich des Binnenmarktes ein geringes Nachhaltigkeitsrisiko. In der Präsentation werden die verschiedenen Aspekte schlaglichtartig angesprochen, Hintergründe und Zusammenhänge erklärt sowie Gegenmaßnahmen aufgezeigt.

Altholzmarkt im Umbruch - Perspektiven nach der EEG-Novelle
© Witzenhausen-Institut für Abfall, Umwelt und Energie GmbH (11/2016)
Der Bundesverband der Altholzaufbereiter und -verwerter e. V. (BAV) ist die führende Interessenvertretung der Altholzbranche in Deutschland. Der Verband zählt derzeit 75 Mitglieder. Im BAV sind Unternehmen organisiert, die sich professionell mit dem Recycling und der Verwertung von Altholz beschäftigen. Dies sind Aufbereiter, stoffliche und thermische Verwerter, Händler, Maschinenhersteller und Verbände. Jährlich verwertet die Altholzbranche rund 8,5 Mio. Tonnen Altholz (1,5 bis 2 Mio. Tonnen stofflich, 6 bis 6,5 Mio. Tonnen thermisch). Der Verband wurde 1992 gegründet und feiert im kommenden Jahr sein 25-jähriges Bestehen.

Login

Literaturtip:
 
zu www.energiefachbuchhandel.de
 

 
Tagungsband vom 18. Symposium Bioenergie 2009 / OTTI e.V.