HTC in Niedersachsen Entwicklung, OpDmierung und Modellierung einer kondnuierlich arbeitenden Pilotanlage

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1 HTC in Niedersachsen Entwicklung, OpDmierung und Modellierung einer kondnuierlich arbeitenden Pilotanlage Hydrothermale Carbonisierung Eine energieeffiziente Behandlung von Klärschlämmen und Bioabfällen? Berlin, THOMAS GREVE HYDROTHERMALE CARBONISIERUNG IN NIEDERSACHSEN SEITE 1

2 Übersicht Biomasse / Bioenergie Hydrothermale Carbonisierung (HTC) MoDvaDon Prozess Stand der Entwicklung Projekt HTC in Niedersachsen Partner, Ziele THOMAS GREVE HYDROTHERMALE CARBONISIERUNG IN NIEDERSACHSEN SEITE 2

3 Biomasse Kohle Quelle: F. Behrendt. Studie und Bewertung zum Thema Direktverflüssigung von Biomasse: Reaktionsmechanismen und Produktverteilungen. Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung, 2006 Quelle: M. Baerns, A. Behr, A. Brehm, J. Gmehling, H. Hofmann, U. Onken, und A. Renken. Technische Chemie. Wiley-VCH-Verlag, 2006 THOMAS GREVE HYDROTHERMALE CARBONISIERUNG IN NIEDERSACHSEN SEITE 3

4 Bioenergie Verfahren Quelle: W. Blum. Klimaschutz und Energieversorgung in Deutschland Studie der Deutschen Physikalischen Gesellschaft, THOMAS GREVE HYDROTHERMALE CARBONISIERUNG IN NIEDERSACHSEN SEITE 4

5 Bioenergie Verfahren Zahlreiche Verfahren, viele Prozessschri[e: LCA notwendig Speicherbare Energieträger Teller oder Tank Problem Thema E10 Einführung Schlechtes, dreckiges Image Diskussionsbedarf! Warum noch ein Verfahren? THOMAS GREVE HYDROTHERMALE CARBONISIERUNG IN NIEDERSACHSEN SEITE 5

6 HTC: Bedeutung des Themas Dr. Wendenburg, Bundesumweltministerium: Verordnung zur Nutzung wertgebender Bestandteile von Klärschlämmen bei nicht bodenbezogener Verwertung : Phosphor Rückgewinnung. Dr. Jan Mumme, APECS, Leibnitz für Ökologie und Klimafarming, Potsdam: Durch Kopplung mit HTC ist die Energieeffizienz des Biogas Prozesses um 50% steigerbar. Prof. Lucht, Potsdam für Klimafolgenforschung (PIK): Biokohle eines der derzeit wichdgsten wiss. Themen. Quellen: ANS Tagung, THOMAS GREVE HYDROTHERMALE CARBONISIERUNG IN NIEDERSACHSEN SEITE 6

7 MoDvaDon CO 2 Sequestrierung Hans-Josef Fell Autor des Entwurfs des EEG 2000, Mitglied des Bundestags Quelle: Vortrag Fell auf der ETP Tagung Biokohle in Berlin, THOMAS GREVE HYDROTHERMALE CARBONISIERUNG IN NIEDERSACHSEN SEITE 7

8 Kohlenstolreislauf Quelle: THOMAS GREVE HYDROTHERMALE CARBONISIERUNG IN NIEDERSACHSEN SEITE 8

9 Was ist Kohle? Kohle: C 6 H 2 O Biomasse: C 6 H 12 O 6 Quelle: F. Behrendt. Studie und Bewertung zum Thema Direktverflüssigung von Biomasse: Reaktionsmechanismen und Produktverteilungen. Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung, THOMAS GREVE HYDROTHERMALE CARBONISIERUNG IN NIEDERSACHSEN SEITE 9

10 CH 4 Source: L. Petrus and M.A. Noordermeer. Biomass to biofuels, a chemical perspective. Green Chemistry, 8:861ñ867, THOMAS GREVE HYDROTHERMALE CARBONISIERUNG IN NIEDERSACHSEN SEITE 10

11 Komplexe ReakDonske[en Wasser ist bei der HTC notwendig! Quelle: Hydrothermal carbonizadon of biomass residuals: a comparadve review of chemistry, processes and applicadons of wet and dry pyrolysis Autoren: u.a.: Antonieo, Kammann, Funke, 2011 THOMAS GREVE HYDROTHERMALE CARBONISIERUNG IN NIEDERSACHSEN SEITE 11

12 Besonderheiten der HTC Alle Biomassen verwertbar Läup in Wasser ab: ideal für wässrige Biomassen* Nutzung Abfallstoffe: Anbau von Biomasse für die HTC nicht notwendig Ergänzung zu anderen Bioenergie Verfahren Zahlreiche Anwendungen (DefiniDon des Produktes über die Anwendung; Kohle designen ) Möglichkeit CO 2 negadv zu wirken * HTC von Holz: bei einem Wassergehalt > 50% lohnt sich energedsch eine Vorbehandlung mit der HTC Quelle: Hydrothermal carbonizadon of biomass residuals: a comparadve review of chemistry, processes and applicadons of wet and dry pyrolysis; Autoren: u.a.: Antonieo, Kammann, Funke, 2011 THOMAS GREVE HYDROTHERMALE CARBONISIERUNG IN NIEDERSACHSEN SEITE 12

13 Stand der Entwicklung 2006 Zauberkohle aus dem Dampwochtopf 2009 Erste Tagung zur HTC in Berlin 2011 Prof. Kruse (KIT): Wir wissen eigentlich noch nichts > 5 Pilotanlagen, unterschiedlichste Ausführungen THOMAS GREVE HYDROTHERMALE CARBONISIERUNG IN NIEDERSACHSEN SEITE 13

14 Stand der Entwicklung Herausforderungen: Prozess komple[ verstehen (z.b. Schadstoffe,...) ProzessopDmierung (z.b. Katalysator, Prozesswasser,...) Ökobilanz Machbarkeit der Anwendungen prüfen Rechtl. Einordnung von Biokohle THOMAS GREVE HYDROTHERMALE CARBONISIERUNG IN NIEDERSACHSEN SEITE 14

15 Stand der Entwicklung Quelle: THOMAS GREVE HYDROTHERMALE CARBONISIERUNG IN NIEDERSACHSEN SEITE 15

16 Stand der Entwicklung Fazit: Großes Interesse an der HTC, großer Forschungsbedarf Breite des Themas von Bedeutung Viel Austausch zwischen Fachbereichen und Akteuren notwendig THOMAS GREVE HYDROTHERMALE CARBONISIERUNG IN NIEDERSACHSEN SEITE 16

17 HTC: Bedeutung für Niedersachsen Biomasse: 80% der Fläche Gärreste aus über 1000 Biogasanlagen; Landschapspflege Belastete Biomassen Nutzung als Torfersatzstoff/Bodenzusatzstoff Zuckerindustrie, Stahlindustrie,... THOMAS GREVE HYDROTHERMALE CARBONISIERUNG IN NIEDERSACHSEN SEITE 17

18 Projektübersicht HTC in Niedersachsen THOMAS GREVE HYDROTHERMALE CARBONISIERUNG IN NIEDERSACHSEN SEITE 18

19 Projektübersicht HTC in Niedersachsen + Institut für Chemie Univ. Oldenburg + Untersuchung zur Feststoffvergärung von LandschaQspflegematerial nds. Grünlandstandorte der FH Hannover mit der Universität Oldenburg. THOMAS GREVE HYDROTHERMALE CARBONISIERUNG IN NIEDERSACHSEN SEITE 19

20 KooperaDonspartner (Auswahl) THOMAS GREVE HYDROTHERMALE CARBONISIERUNG IN NIEDERSACHSEN SEITE 20

21 Standardsubstrat: Landschapspflegematerial THOMAS GREVE HYDROTHERMALE CARBONISIERUNG IN NIEDERSACHSEN SEITE 21

22 Projektziele in den Anwendungen Verwertung Landschapspflegematerial Bodenzusatzstoff / CO2 Senke Belastete Biomasse Adsorbens / Katalysatorträger Foto: Michael Röhrdanz Quelle: Ostfalia Hochschule Wolfenbüttel THOMAS GREVE HYDROTHERMALE CARBONISIERUNG IN NIEDERSACHSEN SEITE 22

23 Ergebnisse: Batch Versuche Wissenschapl. Versuchsreihen (> 350 Versuche) Parameter: Temperatur, Zeit, ph Wert, Katalysator, Substrat, TS Gehalt Analysen der Produkte Wärmeentwicklung (Exothermie) Prozess verstehen + opdmieren Modellentwicklung, SimulaDon Kohle designen Quelle: Parr Instruments THOMAS GREVE HYDROTHERMALE CARBONISIERUNG IN NIEDERSACHSEN SEITE 23

24 Mobile kondnuierlich betriebene HTC Anlage Quelle: BR SZST! Quelle:! Ostfalia HS THOMAS GREVE HYDROTHERMALE CARBONISIERUNG IN NIEDERSACHSEN SEITE 24

25 Danke für Ihre Aufmerksamkeit! Foto: Thorsten Müller THOMAS GREVE HYDROTHERMALE CARBONISIERUNG IN NIEDERSACHSEN SEITE 25

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