Thema

Im Vorhaben PaCoSil soll erforscht werden, wie mit in Deutschland regional verfügbaren siliziumreichen biogenen Reststoffen regenerative Wärme und zusätzlich gekoppelt siliziumangereicherte poröse sowie röntgenamorphe anorganische Festkörper hergestellt werden können, um diese für die stoffliche Nutzung in umwelttechnischen Prozessen nutzbar zu machen. Bei der an die wärmegeführte Produktion gekoppelten stofflichen Nutzung entstehen siliziumreiche biogene Reststoffe als Nebenerzeugnis. Dabei ist die Wirtschaftlichkeit des Vorhabens insbesondere dadurch gegeben, dass eine wärmegeführte Produktion mit der stofflichen Nutzung der Ascheanteile verbunden werden kann. Der Fokus des Vorhabens liegt daher auf der energetischen Nutzung des Materials und bedingt eine technische Entwicklung zur Umsetzung der Prozessschritte. Als siliziumreiche regional verfügbare biogene Reststoffe werden Hafer- und Dinkelspelzen verwendet. In vorhergehenden Untersuchungen wurde ein Herstellverfahren zur Erzeugung von porösem Siliziumdioxid (SiO₂) aus siliziumreichen biogenen Reststoffen entwickelt. Im Fokus stand dabei die Nutzung von Reisspelzen. Durch einen thermischen Prozess und einen vorgeschalteten chemisch-physikalischen Prozess wird aus der Biomasse Siliziumdioxid gewonnen.

Ziele

Biogenes SiO₂ soll in Feinstaubfiltersystemen in zwei Anwendungen untersucht werden:

1. Abgasreinigung an Biomassefeuerungen für Rest- und Abfallstoffe,
2. Umgebungsluftreinigung bei Hallen- und Prozessluft in Produktionsprozessen.

Maßnahmen

DBFZ

Das DBFZ ist als Projektkoordinator für die Abstimmung der einzelnen Forschungsaufgaben, die wissenschaftliche Erschließung der Synergien, die Komponentenintegration, die Erarbeitung von Optimierungsansätzen sowie die Organisation, Durchführung, wissenschaftliche Begleitung und Auswertung der Prüfstands- und Feldmessungen verantwortlich. Das DBFZ wird die Auslegung und Erprobung des Schlauchfiltersystems zur Abgasreinigung als Aufgabe vorantreiben. Zudem werden zusammen mit den Projektpartnern an einem Konzept für das Recycling des Feinstaubfilterpulvers mit eingelagertem Feinstaub arbeiten, wobei das DBFZ die experimentelle Untersuchung zu Anwendungsfällen des biogenen Silikas umsetzen und deren Priorisierung auf Grundlage umwelttechnischer Kriterien testen und beurteilen wird.

A.P. Bioenergietechnik GmbH

Zu Beginn werden die Randbedingungen für den gesamten Verwertungsweg recherchiert und zusammengestellt. Schwerpunkte sind dabei die Eigenschaften der verwendeten Brennstoffe Hafer- und Dinkelspelzen und deren Auswirkungen auf das Brennstoffhandling, den Verbrennungsprozess, sowie das Aschehandling. Ziel ist das Erreichen eines stabilen automatisierten Betriebsablaufs, der die bei der Verbrennung gültigen Emissionswerte einhält und gleichzeitig eine qualitativ hochwertige siliziumreiche Asche erzeugt, die als Precoat-Material in Filterprozessen eingesetzt werden kann.
Durch Prüfstand-Verbrennungsversuche werden die Verbrennungseigenschaften praxisnah erprobt. Darauf aufbauend wird das Heizsystem für die Spelzen-Brennstoffe ausgelegt, durch Ein- und Umbauten an der Brennstoffzuführung, der Verbrennungsluftführung, des Entaschungssystems, des Brennraums und Anpassung der Heizanlagen-Regelung, so dass die Spelzen thermisch verwertet werden und siliziumreiche Asche gewonnen wird, die zum einen als Filtermaterial in der Abgasreinigung einer Biomassefeuerung, zum anderen in einem Filter zur Umgebungsluftreinigung zum Einsatz kommen kann.
Die Verifizierung der Anpassungen erfolgt durch einen Langzeittest an einer Praxisanlage über zwei Heizperioden. Das Gewebefiltersystem der Anlage soll mit den Aschen als Filtermaterial ausgerüstet werden. Zwischen den Heizperioden werden weitere Optimierungsschritte durchgeführt, so dass zum Abschluss des Projekts ein Heizsystem zur Verfügung steht, dass dauerhaft mit regionalen Spelzen-Brennstoffen betrieben werden kann und qualitativ hochwertige Aschen zur stofflichen Nutzung zur Verfügung stehen.

Schwerpunkte

DBFZ

Stofflich-energetische Nutzung von biogenem Silika aus regionalen landwirtschaftlichen Reststoffen

A.P. Bioenergietechnik  GmbH

Praxisnahe thermische Verwertung von siliziumhaltigen Reststoffen und Gewinnung von hochqualitativen Aschen.