AVA-CO2 Schweiz AG. HTC-Klärschlammverwertung inkl. Phosphorrückgewinnung. Zukunftstechnologien Nutzung von biogenen Sekundärrohstoffen:

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1 AVA-CO2 Schweiz AG Zukunftstechnologien Nutzung von biogenen Sekundärrohstoffen: HTC-Klärschlammverwertung inkl. Phosphorrückgewinnung Symposium zur Klärschlammverwertung im Rahmen des INTERREG IV B NWE geförderten Projektes BioenNW izes GmbH, Villa Europa, 23. April 2015 Vertrauliche Information / AVA-CO2 1

2 DIE AVA GRUPPE AVA-CO2 Zug AVA-CO2 Forschung GmbH Karlsruhe AVA Energy Holding GmbH Karlsruhe AVA Biochem BSL AG Muttenz HTC-Klärschlammverwertung, AVA-CO2 Schweiz AG, Symposium zur Klärschlammverwertung, INTERREG IV B NWE, BioenNW, April

3 GRUNDLAGEN DER HTC Technisches Grundprinzip Der Prozess wandelt unterschiedliche Biomassen, insbesondere auch Klärschlamm, in brennbare Biokohle um ist der natürlichen Entstehung von fossiler Kohle sehr ähnlich, benötigt aber nur wenige Stunden gleicht vereinfacht ausgedrückt dem Prinzip des Dampfkochtopfs Erlaubt eine effiziente Phosphor-Rückgewinnung (AVA cleanphos) Das Produkt ist eine CO 2 -neutrale Biokohle hat einen Heizwert von 12 bis 30 MJ/Kg ist steril, gut lager- und transportierbar ist ein Brennstoff und kann als Ersatz fossiler Energie in bestehenden Feuerungsanlagen (z.b. Zement, etc.) eingesetzt werden HTC-Klärschlammverwertung, AVA-CO2 Schweiz AG, Symposium zur Klärschlammverwertung, INTERREG IV B NWE, BioenNW, April

4 HTC Verfahrensprinzip Leaching 16 PProdukt Klärschlamm Annahme 10 Wärmerückgewinnung 2 KS Eintrag 11 Kerzenfilter (Flüssigabtrennung) 3 Pulper 12 Membranfiltration 4 Dampfgenerator 13 Prozesswassernachbehandlung 5 Dampfeinspeisung 14 AVA cleanphos Leaching 6 HTC Reaktoren 15 Fest/Flüssigtrennung 7 Kohleschlamm Transfer 16 AVA cleanphos Phosphor Produkt 8 Dampfdruckentspannung 17 AVA HTC Kohle Silo 9 Dampfrecycling 18 Logistik HTC-Klärschlammverwertung, AVA-CO2 Schweiz AG, Symposium zur Klärschlammverwertung, INTERREG IV B NWE, BioenNW, April

5 AVA-CO2 HTC PROZESSFÜHRUNG HTC-Klärschlammverwertung, AVA-CO2 Schweiz AG, Symposium zur Klärschlammverwertung, INTERREG IV B NWE, BioenNW, April

6 AVA-CO2 HTC-ANLAGE Pilotanlage K3-335 Industrieanlage HTC-0 HTC-Klärschlammverwertung, AVA-CO2 Schweiz AG, Symposium zur Klärschlammverwertung, INTERREG IV B NWE, BioenNW, April

7 EINE KURZE GESCHICHTE DER HTC Besuch Bundesminister für Umwelt Peter Altmaier AVA cleanphos Phosphor Rückgewinnung, Aktivkohle Diverse HTC-Projekte in CH, DE, NL in der Planung Nobel Preis Prof. Bergius 1931 Kyoto Protokoll 1997 Inbetriebnahme HTC-0 Anlage 2010 EU-Projekte: X-GaTe & BioBoost R3-Water Zukunft 2. Oel Krise Gründung der AVA-CO2; Kooperation KIT Patent Eingaben ZHAW / BAFU Studie I Gründung AVA Biochem; Muttenz, Schweiz HTC-Studie Senat Berlin ZHAW / BAFU Studie II HTC-Klärschlammverwertung, AVA-CO2 Schweiz AG, Symposium zur Klärschlammverwertung, INTERREG IV B NWE, BioenNW, April

8 PHOSPHOR ES GEHT UMS LEBEN 0,02 GRAMM VANADIUM 0,014 GRAMM SELEN 95GRAMM CHLOR GRAMM SAUERSTOFF 2,5 GRAMM ZINK 25 GRAMM MAGNESIUM 0,07 GRAMM KUPFER GRAMM WASSERSTOFF 1 GRAMM SILIZIUM 0,015 GRAMM JOD 4,5 GRAMM FLUOR GRAMM 0,015 GRAMM NICKEL KALZIUM????? GRAMM PHOSPHOR Bestandteil der Erbmoleküle, Gerüstsubstanz der Knochen 0,0002 GRAMM GOLD 4GRAMM EISEN GRAMM KOHLENSTOFF 125 GRAMM KALIUM 140 GRAMM SCHWEFEL GRAMM STICKSTOFF HTC-Klärschlammverwertung, AVA-CO2 Schweiz AG, Symposium zur Klärschlammverwertung, INTERREG IV B NWE, BioenNW, April

9 PHOSPHOR ES GEHT UMS LEBEN 0,02 GRAMM VANADIUM 0,014 GRAMM SELEN 95GRAMM CHLOR GRAMM SAUERSTOFF 2,5 GRAMM ZINK 25 GRAMM MAGNESIUM 0,07 GRAMM KUPFER GRAMM WASSERSTOFF 1 GRAMM SILIZIUM 0,015 GRAMM JOD 4,5 GRAMM FLUOR GRAMM 0,015 GRAMM NICKEL KALZIUM 780 GRAMM PHOSPHOR Bestandteil der Erbmoleküle, Gerüstsubstanz der Knochen 0,0002 GRAMM GOLD 4GRAMM EISEN GRAMM KOHLENSTOFF 125 GRAMM KALIUM 140 GRAMM SCHWEFEL GRAMM STICKSTOFF HTC-Klärschlammverwertung, AVA-CO2 Schweiz AG, Symposium zur Klärschlammverwertung, INTERREG IV B NWE, BioenNW, April

10 POLITISCHE RAHMENBEDINGUNEN Wir werden die Klärschlammausbringung zu Düngezwecken beenden und Phosphor und andere Nährstoffe zurückgewinnen. Koalitionsvertrag zwischen CDU, CSU und SPD 18. Legislaturperiode Das Bundesumweltministerium will Regelungen zur Phosphorrückgewinnung zügig voranbringen. Der Koalitionsvertrag sieht vor, dass Phosphor und andere Nährstoffe zurückgewonnen werden sollen. Dies werden wir so schnell wie möglich umsetzen, Parlamentarischer Staatssekretär im BMBU Florian Pronold (SPD), Zweiten Europäischen Konferenz zur Phosphorbewirtschaftung in Berlin. Nach einer Übergangsfrist soll der Phosphor in phosphorreichen Abfällen wie Klärschlamm, Tier- und Knochenmehl ab 2016 nach dem Stand der Technik zurückgewonnen werden. Die Pflicht zur Phosphor-Rückgewinnung soll 5 Jahre nach Inkrafttreten der Verordnung gelten. Revision TVA, Schweiz Die Europäische Kommission hat Phosphatgestein auf die Liste der kritischen Rohstoffe aufgenommen. Europäische Kommission Pressemitteilung HTC-Klärschlammverwertung, AVA-CO2 Schweiz AG, Symposium zur Klärschlammverwertung, INTERREG IV B NWE, BioenNW, April

11 HERAUSFORDERUNG DER P-RÜCKGEWINNUNG Rückgewinnung aus Klärschlamm Volumen sind sehr hoch Schlechte Ausbeute Rückgewinnung aus Asche Nur über Monoverbrennung möglich daher keine Mitverbrennung Phosphor ist in Glasstruktur in der Asche gebunden Bei Säure-Rücklösung werden Schwermetalle teilweise mitgelöst Fazit: Die Rückgewinnung aus Klärschlamm oder aus Klärschlammasche ist technisch möglich, aber heute wirtschaftlich kaum darstellbar HTC-Klärschlammverwertung, AVA-CO2 Schweiz AG, Symposium zur Klärschlammverwertung, INTERREG IV B NWE, BioenNW, April

12 DER AVA cleanphos PROZESS Rückgewinnung aus HTC-Kohle Volumen im Vergleich mit Klärschlamm stark reduziert Phosphor ist nicht in HTC-Kohle gebunden einfach zugänglich Schwermetalle verbleiben fast vollständig in HTC-Kohle (90%) P-freie HTC-Klärschlammkohle kann weiterhin in Mitverbrennung Über 80% Rückgewinnungsquote bei geringem Säureaufwand Recycling von Aluminium/Eisen Sulfaten für P-Fällung in Kläranlage Die Rückgewinnung aus HTC-Kohle ist technisch möglich und auf Grund der hohen Effizienz wirtschaftlich darstellbar HTC-Klärschlammverwertung, AVA-CO2 Schweiz AG, Symposium zur Klärschlammverwertung, INTERREG IV B NWE, BioenNW, April

13 DER AVA cleanphos PROZESS Das AVA cleanphos Verfahren folgt der einfachen Gleichung: 2 AlPO H 2 SO 4 Al 2 (SO 4 )3 + 2 H 3 PO 4 Grundsätzlich brauchen wir also ca. 5 kg Schwefelsäure pro kg Phosphor Aufgrund von möglichen Säure-Puffern wie Kalzium und Magnesium sowie ph Anpassungen liegt das Verhältnis in der Realität bei ca. 6-8 Pro kg Phosphor benötigt das AVA cleanphos Verfahren also ca. 6-8 kg Schwefelsäure Die Rückgewinnungsquote nach dem Acid Leaching liegt bei über 90% HTC-Klärschlammverwertung, AVA-CO2 Schweiz AG, Symposium zur Klärschlammverwertung, INTERREG IV B NWE, BioenNW, April

14 PHOSPHOR PARTIKEL SIND NICHT IN HTC-KOHLE GEBUNDEN Phosphate sind nicht wie bei der Asche aus Monoverbrennungsanlagen in einer Glasmatrix gebunden, sondern «sitzen» als separate Partikel auf den grösseren Kohlemolekülen Illustration P-Moleküle auf HTC-Kohle HTC-Klärschlammverwertung, AVA-CO2 Schweiz AG, Symposium zur Klärschlammverwertung, INTERREG IV B NWE, BioenNW, April

15 DER AVA CLEANPHOS PROZESS HTC-Klärschlammverwertung, AVA-CO2 Schweiz AG, Symposium zur Klärschlammverwertung, INTERREG IV B NWE, BioenNW, April

16 SCHWERMETALL KONZENTRATIONEN HTC-Klärschlammverwertung, AVA-CO2 Schweiz AG, Symposium zur Klärschlammverwertung, INTERREG IV B NWE, BioenNW, April

17 ENERGIEGEHALT HTC-KLÄRSCHLAMMKOHLE HTC-Klärschlammverwertung, AVA-CO2 Schweiz AG, Symposium zur Klärschlammverwertung, INTERREG IV B NWE, BioenNW, April

18 ZUSAMMENFASSUNG VORTEILE DES AVA cleanphos VERFAHRENS (1/2) Es werden erprobte und bekannte Technologien verwendet Vorteil entsteht durch das Produkt HTC-Kohle und nicht durch ein völlig neues, kompliziertes Verfahren Sehr hoher Rückgewinnungsgrad von über 80% über den ganzen Prozess Einsatz von geringeren Säuremengen im Vergleich zur Rückgewinnung aus Asche, daher Kosteneinsparungen Schwermetalle verbleiben beim «Leaching» hauptsächlich in der HTC-Kohle, daher sehr hohe Reinheit der Phosphor-Säure Metall-Sulfate können rezykliert und zur Fällung wieder in der Kläranlage eingesetzt werden (Kreislauf) HTC-Klärschlammverwertung, AVA-CO2 Schweiz AG, Symposium zur Klärschlammverwertung, INTERREG IV B NWE, BioenNW, April

19 ZUSAMMENFASSUNG VORTEILE DES AVA cleanphos VERFAHRENS (2/2) AVA cleanphos ist eine optionale Lösung. HTC-Anlagen können grundsätzlich auch nachträglich mit dem Prozess ausgestattet werden Als schöner Nebeneffekt ist P-freie HTC-Kohle einfacher zu entwässern, was bei HTC- Projekten zu Kosteneinsparungen führt Der Heizwert wird deutlich erhöht, was Werte von bis zu 17 GJ/t erlaubt Klärschlamm kann auch in Zukunft in der Mitverbrennung (z.b. Zementwerken) eingesetzt werden und zwar als P-frei HTC-Kohle für den Ersatz fossiler Kohle HTC-Klärschlammverwertung, AVA-CO2 Schweiz AG, Symposium zur Klärschlammverwertung, INTERREG IV B NWE, BioenNW, April

20 FAZIT Die hydrothermale Carbonisierung in Kombination mit AVA cleanphos stellt ein echte Alternative bei der zukünftigen thermischen Nutzung von Klärschlamm dar HTC-Klärschlammverwertung, AVA-CO2 Schweiz AG, Symposium zur Klärschlammverwertung, INTERREG IV B NWE, BioenNW, April

21 Danke! Söhnke Neumann Vertrauliche Information / AVA-CO2 23