Biogaspotential für Agroindustrielle Reststoffe in Kenia

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1 Biogaspotential für Agroindustrielle Reststoffe in Kenia Thomas Schmidt PEP-Informationsveranstaltung Energie aus Biogas und Biomasse - Marktchancen in Kenia, 22. Mai 2014

2 Einführung Hintergrund 2009 wurde durch das Deutsche Biomasseforschungszentrum im Auftrag der GIZ die Studie Agro-industrial biogas in Kenya - Potentials, Estimates for Tariffs, Policy and Business Recommendations erstellt. Diese basierte auf durch die GIZ erfasste Mengen an Reststoffen in ausgewählten Sektoren bzw. Betrieben. Das Gesamtpotenzial für Kenia ist folglich deutlich höher. In einer weiteren Studie wurden einzelne Betriebe in den Bereichen Zucker- und Sisalproduktion genauer betrachtet 2

3 Einführung Folgende Reststoffe wurden betrachtet: Feste Reststoffe Coffee pulp Cut flowers wastes Tea wastes Sisal pulp Sisal balls Sugar filter cake Pineapple solid wastes MSW Nairobi Pig manure Chicken manure Vegetable waste Abwässer Coffee processing Dairy wastewater Slaughterhouses Distillery stillage Nut processing Pineapple processing 3

4 Einführung Vielzahl von festen und flüssigen Substraten mit unterschiedlichen Anteilen an Organik und verschiedener biologischer Abbaubarkeit Differenzierte Technologien, Verfahren und Konzepte werden benötigt 4

5 Einführung Vorgehensweise: Ausgehend von der erfassten Menge und substratspezifischen Informationen (basierend auf Laboruntersuchungen und Literaturrecherche) wurden die potenziell erzeugbaren Methanmengen und die Energiepotenziale für Strom und Wärme berechnet. Annahmen BHKW: Wirkungsgrade: Strom: %, Wärme: % Vollaststunden: Menge Frischmasse [Tonnen/a] Trockensubstanzgehalt [% FM] Organischer Trockensubstanzgehalt [% TS] Menge ots [Tonnen/a] Biogas-Potenzial [m 3 /Tonne ots] Methan Gehalt [%] Menge Methan [m 3 ] Energie [kwh/a] kwh el /a kwh therm /a BHKW Kapazität MW el Das ist eine individuelle Fußzeile 5

6 Einführung Erfassung der Reststoffmengen: Coffee Cut flowers wastes Chicken manure Dairy wastewater Berechnet auf Grundlage von: Erntemengen Bohnen 2008/2009 gesamt Kenia; Annahme doppelt so viel Abfall wie Bohnen Erntemengen gesamt Kenia; Annahme 30 % Ausschuss Produzierter Menge an Schlachtkörpern in gesamt Kenia Produzierter Milchmenge in gesamt Kenia Sisal pulp Sugar filter cake Erntemengen 2007; 7 große Firmen Angaben 5 großer Firmen Pineapple solid wastes Nur ein Verarbeitungsstandort Pig manure Slaughterhouses Distillery stillage Für eine große Farm Geschlachtete Tiere im größten Schlachthof Ein Standort Unterschiede in den Potenzialen beruhen auch auf der Erfassung der Reststoffe 6

7 Ergebnisse Feste Reststoffe: TS [% FM] ots [% TS] Biogas potenzial [m 3 /t ots] Methangehalt [%] Methanmenge [m 3 /t ots ] Methan potenzial [m 3 /t FM] Coffee pulp Cut flowers wastes Tea waste Sisal pulp Old sisal plants Sugar filter cake Pineapple solid wastes MSW Nairobi Pig manure Chicken manure Vegetable wastes Sehr unterschiedliche Erträge in Bezug auf die Frischmasse Starker Einfluss des Wassergehalts 7

8 Ergebnisse Abwässer: CSB [g/l] Abbaubarkeit [%] Biogaspotenzial [m 3 /t CSB] Methangehalt [%] Methanpotenzial [m 3 /t CSB] Methanpotenzial [m 3 /t FM] Coffee processing 14, ,3 Dairy wastewater ,1 Slaughterhouse ,8 Distillery stillage Nut processing 4, ,7 Pineapple processing 5, ,6 CSB Gehalte sind hoch genug für eine anaerobe Behandlung Auch hier sind die Potenziale stark vom Wassergehalt abhängig Einfluss über Management der Reinigungsprozesse und Erfassung von Teilstoffströmen 8

9 Ergebnisse Potenzielle zu installierende elektrische Leistung BHKW Sehr große Spannweiten zwischen minimalen und maximalen Werten 9

10 Ergebnisse Für alle Sektoren in Summe: Durch Biogas könnten zwischen 28 und 131 MW el Erzeugungskapazität bereitgestellt werden Dies entspricht 3,2 bis 16,4 % des Strombedarfs in Kenia (2008) 10

11 Ergebnisse Sektor Sisalverarbeitung: Reststoffe aus der Verarbeitung: Abwasser und Feststoffe, Alte Pflanzen bei Neuanpflanzung der Felder Getrennte Vergärung von Abwasser und Feststoffen sinnvoll (Kombination von UASB/EGSB und Rührkessel/Trockenfermentation) Co-Substrate nur bedingt verfügbar; Bei Mono-Fermentation könnte Zugabe von Nähstoffen (N, P) und Spurenelementen (Fe, Se, Cu) notwendig sein Gärreste können direkt auf den Anbauflächen genutzt werden Energiebedarf der Verarbeitung kann abgedeckt und Überschuss eingespeist werden Wenige große Betriebe vereinfachen die Logistik Anlagengröße für die großen Betriebe: 100 kw bis 2 MW 11

12 Ergebnisse Sektor Zuckerproduktion: Reststoffe aus der Verarbeitung: Filterkuchen, Abwasser Verdünnung des Filterkuchen mit Abwasser um TS einzustellen und Behandlung in Rührkessel; restliches Abwasser in UASB/EGSB Co-Substrate nur bedingt verfügbar/sinnvoll; Bei Mono- Fermentation könnte Zugabe von Nähstoffen (N) und Spurenelementen (Fe, Ni, W, Cu, Zn) notwendig sein Gärreste können direkt auf den Anbauflächen genutzt werden Energiebedarf der Verarbeitung kann fast komplett abgedeckt werden Anlagengröße für die großen Betriebe von 250 kw bis 2 MW 12

13 Schlussfolgerungen Insgesamt ist das Gesamtpotenzial für Kenia noch wesentlich größer als in der Studie erfasst Für viele Reststoffe liegen kaum Erfahrungswerte vor; sowohl in Bezug auf die Potenziale als auch auf den Anlagenbetrieb Bei pflanzlichen Reststoffen besteht grundsätzlich die Gefahr von Spurenelementdefiziten; eventuell sind Untersuchungen im Labor sinnvoll Eine Co-vergärung mit Gülle ist auf Grund der vorherrschenden Haltungsformen nicht immer möglich Für die einzelnen Sektoren bzw. Standorte müssen angepasste Konzepte entwickelt werden; Anpassung der deutschen Technologien 13

14 Forschung für die Energie der Zukunft Wir laden Sie ein! Ansprechpartner Thomas Schmidt Tel. +49 (0) DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum gemeinnützige GmbH Torgauer Straße 116 D Leipzig Tel.: +49 (0)