HYDROTHERMALE KARBONISIERUNG. Schlüsseltechnologie der Biomasseentsorgung und der dezentralen Energieerzeugung
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- Björn Breiner
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1 HYDROTHERMALE KARBONISIERUNG Schlüsseltechnologie der Biomasseentsorgung und der dezentralen Energieerzeugung
2 Was ist Hydrothermale Karbonisierung (HTC)? Der geschlossene Kreislauf des Abfallmanagements Funktionsprinzip der HTC-Anlage Massen- und Energiebilanz bei 8000 Betriebsstunden pro Jahr Nutzungsvarianten der Hydrothermalen Karbonisierung Vorteile der HTC-Technologie Fazit
3 Was ist Hydrothermale Karbonisierung (HTC)? Hydrothermale Karbonisierung ist die Umwandlung von Biomasse in Kohleprodukte und Wasser unter Druck und Temperatur innerhalb eines geschlossenen Systems. Technische Parameter: HTC findet bei einer Temperatur von ca. 200 C und unter 20 bar Druck statt HTC ist ein physiko-chemischer Prozess: Bei der Zerstörung von Kohlehydratketten in Kohle und Wasser wird Energie in Form von Wärme (Exothermie) frei. C 6 H C + 6 H 2 O Der Karbonisierungsprozess benötigt nur kurze Zeiten (3-12 h) Nahezu 100 Prozent des Kohlenstoffs und zwei Drittel der Energie aus der ursprünglichen Biomasse bleiben erhalten.
4 HTC vs. traditionelle Verwertung von Biomasse-Abfällen Herkömmliche Verarbeitung von Biomasseabfällen: 1. Verbrennung (z.b. Holz-Pellets) 2. Fermentation (z.b. Bioethanol-Herstellung) 3. Anaerobe Umwandlung (z.b. Biogas, Kompost) GRENOL HTC-Technologie bietet folgende Vorteile: 1. Unnötiger Energieaufwand wird vermieden. 2. Dezentrale Lösung für die Verwertung von organischen Abfällen. 3. Lösung für hygienisch relevante Probleme der Landwirtschaft (Krankheitserregern, Antibiotika, Hormone etc.). 4. Keine Freisetzung klimaschädlicher Gase wie Kohlendioxid (CO 2 ) und Methan (CH 4 ).
5 Der geschlossene Kreislauf des Abfallmanagements Industrielle und kommunale Abfälle Anorganische Abfälle: Sand, Steine, Beton Anorganische Abfälle: Metalle Anorganische Abfälle: Kunststoffe Organische Abfälle (z.b. Speisereste, Tierexkremente etc.) Stoffe brechen, sieben & trennen Metalle sortieren & aufbereiten Depolymerasation HTC-Reaktor Baumaterial Reine Metalle Rohöl-Derivate Bio-Kohle Prozess Wasser Dünger und zusätzliche Biomasse CO 2 -neutraler Strom und Wärme
6 Befüllung mit Biomasse Funktionsprinzip des HTC-Konti-Reaktors Temperaturmanagement & Wärme-Rückgewinnung Eintragspumpe HTC-Reaktor Vorteile der Technologie: Kontinuierliche Befüllung und Entleerung Modulares Bauprinzip ermöglicht Flexibilität Maximale Energieeffizienz durch Nutzung der Energie aus exothermer Reaktion Anpassung an Kundenwünsche Schlüsselfertige Übergabe an Betreiber. Austragspumpe Kohle/Wasser Trennung
7 Kontinuierlich arbeitender HTC-Reaktor GRENOL HTC-Demonstrationsreaktor in Kalkar / Deutschland. Kapazität: 10t Biomasse Abfälle pro Tag; Betrieb seit Januar 2014
8 Energetische Verwertung der Biokohle aus Hydrothermaler Karboniserung Mithilfe eines Holz- & Kohlevergasers mit Imbert-Technologie und eines BHKW lässt sich die mit Hydrothermaler Karbonisierung produzierte Biokohle energetisch verwerten. Dank der Lager- und Transportfähigkeit der Briketts aus Biokohle kann elektrische und thermische Energie dort produziert werden, wo sie auch verwertet wird.
9 Benötigter Platzbedarf HTC-Reaktor & Peripherie: HTC-Reaktor ~ 1500 m² Fläche werden benötigt für eine HTC-Anlage mit der Kapazität von t Biomasse/d und einem Output von t Kohle/a
10 Massen- und Energiebilanz bei 8000 Betriebsstunden pro Jahr ~ 225 MWh el. ~ MWh el nach Verwertung mit Holz-/Kohlevergaser t/a Biomasse 30% TS HTC-Basismodul ca t/a Bio-coal 90% TS* ~ MWh therm *TS= Trockensubstanzgehalt der Biomasse ~ MWh therm nach Verwertung mit Kohlevergaser
11 Nutzung 1: Umwandlung von Biomasse in Strom & Wärme Dosierung und Vorheizung der Bioabfälle HTC-Biomasse-Reaktor Biomasse-Abfälle Blockheizkraftwerk (BHKW) Kohle-Wasser Trennung, Steuerung und Wärme- Management HTC-Biomasse-Veredelung CO 2 -neutrale Kohle Kraft &Heiz- Einheit Generator HTC- Wasser HTC-Dünger
12 Nutzung 2: Umwandlung von Biomasse in Humus (CO 2 -Senke) Dosierung und Vorheizung der Bioabfälle HTC-Biomasse-Reaktor Biomasse-Abfälle CO 2 Entzug von CO 2 aus der Atmosphäre Kohle-Wasser Trennung, Steuerung und Wärme- Management HTC-Biomasse-Veredelung HTC-Humus (C-Senke) Neubepflanzung karger Flächen landwirtschaftliche. Flächen ( Bodenermüdung ) HTC- Wasser HTC-Dünger
13 Nutzung 3: Umwandlung von Klärschlamm in Kohle oder Humus Kanalisation Sandfang Vorklärung Belebungsbecken Nachklärbecken Rechen Schlamm Gewässer - Thermische Verwertung - Ausbringung in der Landwirtschaft Schlamm Rechengut & Sand HTC-Reaktor 200 C & 20bar HTC-Wasser Faulturm Bio-Kohle Hormon & Antibiotika frei Zentrifuge Humus
14 Nutzung 4: Zusätzliche Biomasse-Produktion durch Wasserreinigung Organische Abfälle + Biomasse Zuwachs aus dem Bioreaktor Nutzung von CO 2 - Emissionen aus der Industrie HTC-Reaktor 200 C & 20bar Pflanzen-Bioreaktor Kohle HTC- Wasser sauberes Wasser
15 Nutzung 4: Details der zusätzlichen Pflanzeproduktion und CO 2 -Senke (CO 2 )in Kombination mit dem Bioreaktor CO 2 Biomasse-Abfall HTC-Reaktor 200 C & 20bar Biokohle CO 2 -neutral CO 2 Prozess-Wasser Reinigung Source:Internet zusätzliche Biomasse-Produktion Gewächshaus
16 Vorteile der HTC-Technologie 1. Vorteile bezüglich der Biomasse: Jede Art von Biomasse, nass bis trocken, kann verwendet werden. Jede Art von Biomassen-Mischungen können verwendet werden. Fossile Ressourcen werden geschont (Rohöl, Gas, Kohle). Keine Konkurrenz zur Nahrungsmittel-Industrie. 2. Vorteile bezüglich des Abfallmanagements: Die HTC Technologie schließt den Abfallkreislauf; sie bietet die Möglichkeit alle organischen Abfälle aus Metropolregionen oder im ländlichen Raum kostengünstig und umweltfreundlich zu entsorgen. Entsorgung findet dort statt, wo Biomasse anfällt. Durch HTC können Krankheitserreger und Keime zerstört werden. HTC ist eine Platz sparende Technologie, lange Transportwege werden vermieden.
17 Vorteile der HTC-Technologie 3. Vorteile des HTC-Verfahrens: Im Gegensatz zu Biogas ist das GRENOL HTC-Verfahren ein physio-chemisches und kein biologisches Verfahren. Höchste Kohlenstoffeffizienz gegenüber herkömmlichen Verfahren. Nahezu 100 Prozent des Kohlenstoffs und zwei Drittel der Energie bleiben erhalten. Klimaschonend: Kein CO 2 oder CH 4 werden freigesetzt. Hygienischer Vorteil: Pathogene, Hormone, Antibiotika und andere schädliche Komponenten werden zerstört. 4. Vorteile des HTC-Konti-Reaktors: Der Prozess findet in einem geschlossenen System statt. Modulare Einheiten ermöglichen einen dezentralen Bau.
18 Vorteile der HTC-Technologie 4. Vorteile des HTC-Reaktors: Schlüsselfertige Anlagen, speziell für den Kunden angefertigt. Einfache Bedienbarkeit der GRENOL-Anlagen. 5. Vorteile von HTC bezüglich der Output-Materialien: Ein großes Anwendungsspektrum der Kohleprodukte: Humus als Bodenoptimierer, Kohlebriketts (lagerbare Energie), chem. Grundmaterialen, Aktivkohle, Absorptionskohle, Isolation etc. Das HTC Wasser enthält Mineralien und Makro-Ionen, die als Dünger genutzt werden können. Mit dem HTC Wasser und Humus können Wüsten und karge Regionen wieder begrünt werden.
19 Fazit Die GRENOL Technologie der Hydrothermalen Karbonisierung (HTC) bietet eine neue alternative Möglichkeit der umweltfreundlichen und klimaschonenden Verarbeitung organischer Abfälle. Sie schließt den Kreislauf des Abfallmanagements. Das GRENOL-HTC-Verfahren mit dem Konti-Reaktor ist eine schnelle, bequeme und kostengünstige Methode, um Biomasseabfälle regional zu entsorgen. Das GRENOL Verfahren der Hydrothermalen Karbonisierung bietet aufgrund der Lager- & Transportfähigkeit der produzierten Biokohle eine ideale Grundlage für eine dezentrale Energieerzeugung.
20 Danke für Ihre Aufmerksamkeit! Für mehr Info-Material oder weitere Fragen senden Sie uns bitte eine an Kontaktadresse GRENOL Gruppe Artzbergweg Ratingen / Germany Fon: Fax: Internet:
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