Energie aus Tang und Algen. Treibselentsorgung und verwertungsmöglichkeiten

Größe: px

Ab Seite anzeigen:

Download "Energie aus Tang und Algen. Treibselentsorgung und verwertungsmöglichkeiten"

Katarina Wilhelmine Sommer
vor 6 Jahren
Abrufe

1 Treibselentsorgung und verwertungsmöglichkeiten Prof. Dr. Jens Born Fachhochschule Flensburg Kompetenzzentrum Biomassenutzung 1

2 Übersicht Aktivitäten der Fachhochschule Flensburg im Bereich Biomasseverwertung Vorbehandlung (Pretreatment) von Biomasse zur Verbesserung der Gärfähigkeit von Substraten im Biogasprozess Untersuchung von Treibsel Proben aus dem Gebiet Ostholstein Untersuchung von Algen aus der Ostseeregion Energetische Verwertbarkeit von Treibsel und Algen 2

3 Aktivitäten der FH Flensburg im Bereich Biomasseverwertung 1. Kompetenzzentrum Biomasse Schleswig-Holstein Optimierung der Biogastechnologie (Vorbehandlung, substratinvariante Fermentertechnologie) 2. Leuchtturm Future Energy Schleswig-Holstein/Syddanmark Systemintegration (chemische Speicher, künstliche Algenbüten, Bioraffinerien) 3. Projekte Gemeinsame Projekte mit Firmen und finanzieller Beteiligung von Stiftungen und öffentlichen Geldern 4. Auftragsbearbeitung Aufträge von Firmen und öffentlichen Auftraggebern, die ausschließlich von diesen finanziert werden und denen die Ergebnisse überlassen werden 3

4 Vorbehandlung von Biomasse für den Biogasprozess Problemstellung Die Desintegration und Hydrolyse der Biomasse (bes. nachwachsende Rohstoffe) ist der zeitintensivste Schritt im Biogasprozess und meist unvollständig. Projektziel Bereitstellung des Maximums an schnell verdaulichen Substraten für den Biogasprozess: Mono- und Oligosaccharide, freie Fettsäuren, Alkohole, Oligopeptide und Aminosäuren 4

5 Untersuchte Substrate Maissilage Stroh (Weizen, Raps) Rapspresskuchen Zuckerrüben Schlempe; Biertreber Grasschnitt (Deich, Treibsel (Seegras, Tang) Makroalgen Mikroalgen Vorbehandlungsmethoden mechanische Verfahren (z.b. Hammermühle, Häcksler) thermochemische Verfahren (z.b. Hygienisierung, Acetosolv-Verfahren) thermodruckhydrolytische Verfahren (z.b. Extruder) enzymatische Hydrolyse 5

6 Vorteile der Vorbehandlung Zerstörung der Morphologie der Pflanzen Vergrößerung der Oberflächen Intensivierung der Benetzbarkeit Vergrößerung der Angriffsflächen für Enzyme Homogenisierung der Biomasse Beschleunigung der Hydrolysegeschwindigkeit der biologischen Makromoleküle Beschleunigung der anaeroben Verdauung im Biogasprozess Steigerung der Biogasbildungsrate und Ausbeute 6

7 Chlorophyll Verteilung in den Ozeanen 7

8 Chlorophyll in der Ostsee 8

9 ? Definition Treibsel Gemenge aus marinen Pflanzen, Seegras (Zostera marina), Algen, Tang, Schilf, andere Pflanzenteile, Holz, Plastik und andere flotierbare Abfälle, Mineralien, Sand etc. 9

10 Entsorgungsproblem - Treibsel Quelle: Workshop Projekt Sand, Maribo

11 Aufnahmetechnik für Treibsel 11 Quelle: Workshop Projekt Sand, Maribo 2008

12 Probenahme: Großenbrode Gehalt an Trockensubstanz davon 38 % organische Trockensubstanz 30 % 12

13 Probenahme: Großenbrode Gehalt an Trockensubstanz davon 59 % organische Trockensubstanz 20 % 13

14 Probenahme: Scharbeutz Gehalt an Trockensubstanz davon 55 % organische Trockensubstanz 25 % 14

15 Probenahme: Grömitz Gehalt an Trockensubstanz davon 48 % organische Trockensubstanz 14 % 15

Durchschnittliche Zusammensetzung der Treibsel -Proben Trockensubstanz: 30 70 % organische Trockensubstanz: 12 33 %

16 Durchschnittliche Zusammensetzung der Treibsel -Proben Trockensubstanz: % organische Trockensubstanz: % Protein: 4 13 % Fett: 0,9 1,8 % Lignin: 1 7 % Cellulose: % 1 Tonne Treibsel enthält maximal 100 kg organische Substanz! 16

17 ? Durchschnittlicher Biogasertrag - je Tonne organischer Trockensubstanz: m³ - je Tonne Treibsel : 8 20 m³ Durchschnittlicher Methangehalt: ca. 50 % Energieertrag und Vergütung Energiegehalt: 5 kwh je m³ Biogas Energieertrag: 1,65 kwh je m³ Biogas (33% Wirkungsgrad des BHKW) Energieertrag je Tonne Treibsel : kwh Vergütung des Stromes: 2 5 EUR/t Treibsel) (Grundvergütung einschließlich KWK- und Technologie-Bonus) 17

- Vergärung des Sickersaftes im Biogasprozess - Trennung des

18 Technische Lösung: - Einlagerung der Treibsel in Tunnel (keine Auswaschung durch Regenwasser) - Sammeln des Sickersaftes in Zisternen - Vergärung des Sickersaftes im Biogasprozess - Trennung des restlichen organischen Materials vom Sand Quelle: Workshop Projekt Sand, Maribo

19 Anaerobe Vergärung von Treibsel 19

20 Gasertrag [m³/t ots] Energie aus Tang und Algen Anaerobe Vergärung von Treibsel vor und nach der Lagerung in Tunneln sowie des Sickersaftes 800,00 700,00 600,00 500,00 400,00 300,00 Sickersaft Treibsel frisch Treibsel gelagert 200,00 100,00 0, Zeit [d] 20

? MABR klein, substratinvariant, im Container ph 4-5 5.5 6.

an Invarianz gegenüber Substratwechseln Hohe mikrobielle

21 ? MABR klein, substratinvariant, im Container ph > 7 Pfropfstromfermenter Hydrodynamische Bedingungen angepasst an Invarianz gegenüber Substratwechseln Hohe mikrobielle Aktivität durch Verbleib der Mikroorganismen im Fermenter Praktisch wartungsfrei 21

22 Beispiel: Grasschnitt vom Deichvorland Zusammensetzung: Trockensubstanz: ca. 87 % davon organische Trockensubstanz: ca. 86 % Eine Tonne Grasschnitt enthält ca. 750kg organische Trockensubstanz. Quelle: 22

23 Seegras Wertvolles Rohmaterial Energiegewinnung z.b. Zostera marina Kosmetika Hilfsstoffe Hoher Gehalt organischer Stoffe Vorbehandlung Biogasanlage Niedriger Gehalt organischer Stoffe Abtrennung der organischen Bestandteile Innovative Biogaanlage für organische Flüssigkeiten 23

24 Gasertrag [m³/t ots] Energie aus Tang und Algen Beispiel für den Einfluss von Vorbehandlungsmethoden auf den Gasertrag und die Gasrate bei der Vergärung von Grasschnitt vom Deichvorland Referenz (unbehandelt) enzymatisch vorbehandelt mechanisch vorbehandelt säurehydrolytisch vorbehandelt Zeit [d] 24

25 ALGEN ERNTEN AUS IHREM ELEMENT 25

26 Anaerobe Verdauung von Makroalgen (Laminaria Saccharina) 26

27 ? Anaerobe Verdauung von unbehandelten Mikroalgen (Chlorella vulgaris) 27

28 ? Zusammenfassung Treibsel lassen sich grundsätzlich im Biogasprozess vergären der spezifische Energieertrag ist gering die Verarbeitung von Treibseln muss in ein sinnvolles Entsorgungskonzept eingepasst sein die anaerobe Vergärung sollte als Prozess zur Verminderung der biologischen Fracht der Treibsel und zur Verringerung der Entsorgungskosten betrachtet werden Nutzungsvariante: Lagerung der Treibsel in Tunneln (Trockenfermentation) und Vergärung des Sickerwassers in einer Biogas-Kleinstanlage Silierung von Treibsel und Verwertung in Gemeinschaftsbiogasanlagen Alternative: Abfangen des Treibsels auf See und anschließende Vergärung 28

29 ? Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Prof. Dr. Jens Born Fachhochschule Flensburg Telefon:

Ähnliche Dokumente

Einführung in das Thema Hydrolyse

Einführung in das Thema Hydrolyse Dr. Stephan Kabasci Gliederung Grundlagen Hydrolyse Prinzipielle Aufschlussverfahren Untersuchungsergebnisse Zusammenfassung Folie 2 Mikrobiologie der Biogaserzeugung