BioAuto

Optimierung der thermischen Biomassenutzung durch Autoklavierung

#KWK

#Strom

#Validierung Marktpotenzial

#Wärme

#Rest- und Abfallstoffe

01.12.2016

28.02.2021

FKZ-Nr.:

03KB117

Im Rahmen des Projektes BioAuto soll das innovative Verfahren der Autoklavierung zur Herstellung von biogenen Festbrennstoffen erprobt, demonstriert und in eine kommunale Entsorgungsinfrastruktur integriert werden. Dazu sollen insbesondere Grünschnitt, Laub und weitere biogene Stoffströme, die im derzeitigen Stoffstrommanagement der Stadtreinigung Hamburg (SRH) nicht oder nur eingeschränkt energetisch genutzt werden können und/oder nur schlecht in bestehenden Verfahren (anaerobe Vergärung, Kompostierung) einsetzbar sind, als Einsatzstoffe untersucht werden. Ziel der Autoklavierung ist es dabei insbesondere aus den entsprechenden Stoffströmen Schad- und Störstoffe abzutrennen und einen entwässerten und damit lagerfähigen, höherwertigen biogenen Festbrennstoff zu erzeugen.

Bei der kommunalen Entsorgung fällt eine Vielzahl biogener Stoffströme an, die derzeit nur in einem geringen Ausmaß oder gar nicht für eine energetische Nutzung zur Verfügung stehen und auch nicht zu hochwertigen Komposten aufbereitet werden. Einer weitergehenden energetischen Nutzung stehen in den meisten Fällen eine für bestimmte Einsatzfelder nicht ausreichende Brennstoffqualität und eine z. T. nur begrenzte Lagerfähigkeit entgegen. Vor diesem Hintergrund ist es das Ziel dieses Vorhabens ein innovatives Aufbereitungsverfahren auf Basis der Autoklavierung für unterschiedliche biogene Rückstände, Nebenprodukte und Abfallstoffe zu untersuchen, mit dem ein hochwertiger, entwässerter, lagerfähiger, biogener Festbrennstoff mit definierten brennstofftechnischen Eigenschaften erzeugt werden soll. Dazu sollen insbesondere Grün- und Rasenschnitt, Laub und weitere biogene Stoffströme, als Einsatzstoffe untersucht werden.

Originalbild

Am IUE der TUHH werden im grundlegende Verfahrensparameter der Autoklavierung im Rahmen von Vorversuchen an einer Technikumsanlage ermittelt und die erzielten Produkte umfassend charakterisiert. Dabei werden auch die wesentlichen Auslegungsparameter für die Umsetzung der Demonstrationsanlage ermittelt. Anschließend werden Versuche an der Demonstrationsanlage durchgeführt, um die Ergebnisse der Vorversuche sowie der projektbegleitend durchgeführten Simulationen zu verifizieren und abschließend eine Bilanzierung und Bewertung des Verfahrens durchgeführt.

Die experimentellen Untersuchungen im Labor- und Technikumsmaßstab haben gezeigt, dass das Ziel der Herstellung eines höherwertigen biogenen Festbrennstoffs durch die Autoklavierung erreicht werden kann. Dabei konnte u. a. nachgewiesen werden, dass der Brennwert autoklavierter Abfallbiomasse um bis zu 12 % im Vergleich zum unbehandelten Ausgangsmaterial erhöht und auch eine signifikante Reduzierung des Wassergehalts um bis zu 25 % erzielt werden kann. Damit biogene Stoffströme jedoch autoklaviert werden können, müssen einige Anforderungen an den jeweiligen Stoffstrom bzw. an die Verfahrenstechnik berücksichtigt werden. So sollte die Ausgangsbiomasse u. a. einen Wassergehalt von
mind. 50 Mas.-% aufweisen und eine kontinuierliche Durchmischung innerhalb des Autoklaven ist bei der Behandlung zu gewährleisten.

Kernbotschaften:
1. Die brennstofftechnischen Eigenschaften biogener Reststoffe (u. a. Brennwert und Lagerfähigkeit) können durch eine Autoklavierung
2. Eine einfachere Abtrennbarkeit von Stör- und Schadstoffen durch die Autoklavierung konnte nicht nachgewiesen werden.
3. Der Energiebedarf bei einer Vermahlung autoklavierter Biomasse ist im Vergleich zum Energiebedarf der Vermahlung der unbehandelten Ausgangsbiomasse geringer (dies ist u. a. ein Vorteil, wenn aus der Biomasse Brennstoffpellets hergestellt werden sollen).
n
4. Die Autoklavierung sollte nicht als alleinstehendes Verfahren, sondern im Verbund mit anderen Aufbereitungsverfahren (u. a. Reinigung, mechanische Entwässerung und Verdichtung) angewendet werden.

Vorträge:
- Scherzinger M, Kaltschmitt M (2020) Optimization of thermal biomass utilization by autoclave pre-treatment, 6. Mitteleuropäische Biomassekonferenz CEBC 2020