Hydrothermale Carbonisierung Vorstellung des Verfahren und Anwendungsbeispiele. Judy Libra, Jürgen Kern, Jan Mumme

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1 Hydrothermale Carbonisierung Vorstellung des Verfahren und Anwendungsbeispiele Judy Libra, Jürgen Kern, Jan Mumme Was ist HTC? Verfahren und Produkte HTC-Anwendungen an ATB

2 Hydrothermale Karbonisierung Was ist HTC? Transformation von organische Feststoffe/ Flussigkeiten in wässrige Medium zu Kohle T = C, P =10-20 bar Konversion von C: 50-80% in Kohle, 10 % in Gas (CO2), 10-30% in Flüssigkeit Warum? Verbesserungen von Biomasseigenschaften Energiedichte, Homogenität, Entwässerbarkeit, Stabilität: Lagerfähigkeit, Transportation und Handlung CO2 Neutral ooder Negative (CO2 Sequestration) Anwendungen Energieproduktion Neue Werkstoffe Bodenverbesserung Transformation von organische Schadstoffe Sterilisierung von Gesundheitserreger

3 Hydrothermale Karbonisierung Was ist HTC? Transformation von organische Feststoffe/ Flussigkeiten in wässrige Medium zu Kohle T = C, P =10-20 bar Konversion von C: 50-80% in Kohle, 10 % in Gas (CO2), 10-30% in Flüssigkeit Warum? Verbesserungen von Biomasseigenschaften Energiedichte, Homogenität, Entwässerbarkeit, Stabilität: Lagerfähigkeit, Transportation und Handlung CO2 Neutral or Negative (CO2 Sequestration) Anwendungen Energieproduktion Neue Werkstoffe Bodenverbesserung Transformation von organische Schadstoffe Sterilisierung von Gesundheitserreger

4 Thermische Verfahren zur Biokohleherstellung Libra, Ro, Kammann, Funke et al. (2011)

5 Thermische Verfahren zur Biokohleherstellung Vergasung (trocken, aerob, > 700 C, C-Ertrag <30%) Pyrolyse (trocken, anaerob, C, C-Ertrag 30-60%) Hydrothermale Karbonisierung (im wässrigen Milieu, anaerob, C, bar, C-Ertrag bis 90%)

6 Pyrolyse von Biomasse: komplexe Reaktionen und komplexe Produkte Libra, Ro, Kammann, Funke et al. (2011)

7 Kohleherstellung Strukturveränderung: Polymerisierung Kondensierte aromatische Verbindungen Hydrophilische Funktionelle Gruppen =>Micrometer sized particles =>Designable surface chemistry

8 Designer Product Unterschiedliche Inkohlungswege

9 Auswirkungen können sehr Pfadabhängig sein Product and Process Design Reduction of Resource Use and Impacts Raw Materials Acquisition Manufacturing Use Disposal C-Source Transformation Separation Products Applications Users Fate Impact 1 A 2 B 3 C 4 D

HTC Einsatz in der Abwasserbehandlung Abwasser: Haushalte Fäkalien/Urin Essensreste Waschmittel Industrie Organische Anorganische Stoffe Regenwasser.

10 HTC Einsatz in der Abwasserbehandlung Abwasser: Haushalte Fäkalien/Urin Essensreste Waschmittel Industrie Organische Anorganische Stoffe Regenwasser. Einzelstoffe Proteine Kohlenhydrate Fette Harnstoff Hormone Schwermetalle Phenole Tenside Bakterien Viren Gesamt CSB Gesamt BSB 5 Summenparameter Gesamt N (NH4-N + NOx-N + Org.N) Gesamt P (Ortho- Phosphat + Poly-P + P- Festst.)

11 HTC Einsatz in der Abwasserbehandlung Haushalte Einzelstoffe Proteine Summenparameter Fäkalien/Urin Essensreste Waschmittel Kohlenhydrate Fette Harnstoff Gesamt CSB Gesamt N Gesamt P Industrie Organische Anorganische Stoffe Hormone Schwermetalle Phenole Tenside Bakterien Gesamt BSB 5 (NH4-N + NOx-N + Org.N) (Ortho- Phosphat + Poly-P + P- Festst.) Regenwasser. Viren

12 Hydrothermale Karbonisierung in der Abwasserbehandlung absetzbar kolloidal Physikalische Chemische / Thermische Biologische Hauptverfahren für gelöste und kolloidiale Stoffe: Biologisch Oxidation Mineralisierung organischer Substanzen + Produktion von Biomasse Hauptverfahren für absetzbare Stoffe: Biologische Reduktion => Produktion von Biogas HTC als Verfahrensalternativ bzw. in Kombination gelöst die Behandlung von hochkonzentrierte Abwasserströme (feste und gelöste Stoffe)

13 Ziel: Nachhaltige stoffliche und energetische Nutzung von Biomasse

14 Anwendungen bei ATB APECS - Anaerobe Konversion von Biomassen zu hochwertigen Energieträgern und Kohlenstoffsenken Schema: Svart, ATB

15 Anwendungen bei ATB Schema: Funke, ATB

16 Biokohleherstellung

17 Bewertung von Biokohle im Boden Libra, Ro, Kammann, Funke et al. (2011)

18 Vision: Integriertes Ressourcenmanagement

19 Danke! Judy Libra Jürgen Kern Jan Mumme

20 Quellen Libra, J.; Ro, K.; Kammann, C.; Funke, C.; Berge, N.; Neubauer, Y.; Titirici, M.; Fühner, C.; Bens, O.; Kern, J.; Emmerich, K.(2011): Hydrothermal carbonization of biomass residuals: A comparative review of the chemistry, processes and applications of wet and dry pyrolysis. Biofuels. 2 (1): Online: UBA Text (in Arbeit) Chancen und Risiken des Einsatzes von Biokohle und anderer veränderter Biomasse als Bodenhilfsstoffe oder für die C- Sequestrierung in Böden Mumme, J.; Eckervogt, L.; Pielert, J.; Diakité, M.; Rupp, F.; Kern, J.(2011): Hydrothermal carbonization of anaerobically digested maize silage Bioresource Technology. 102 (19): Online:

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