Biokohle Herstellung im PYREG-Verfahren

Transkript

1 Biokohle Herstellung im PYREG-Verfahren

2 Entwicklungsschritte FH-Bingen + PYREG GmbH 2009 PYREG GmbH 2005 PYREG Verfahren 2001 Holz-Stirling BHKW 1999 Holzvergaser BHKW

3 Anthropogene Schwarzerde ( Terra Preta )

4 Worldwide principle acknowledgement

5 CO 2 Sequestrierung Carbon capture through biomass from atmospheric CO 2 and sequestration in soils - to mitigate global climate change - to increase soil fertility

6 Klimaschädigende klassische Pyrolyseverfahren

7 Anforderungen an Pflanzenkohle Herstellung Anpassung der Leistungsgröße der Anlage an die Verfügbarkeit und geringe Energiedichte von Biomasse um Transporte zu vermeiden. Einbindung in lokale und dezentrale Stoff- und Energiekreisläufe. Geringstmögliche Emission von Schadstoffen und klimaschädlichen Gasen. Hygienisierung der Biomassen Geringer Eigenenergieverbrauch. Nutzung von Biomassen, die nicht mit der Nahrungsmittelproduktion in Konkurrenz stehen (Abfälle, Reststoffe, Nebenerzeugnisse).

8 Erzeugungsprinzipien pyrolytische Pflanzenkohleherstellung Innerer Energieumsatz Äußere Energiezufuhr Energierezirkulation [Gronli 2001] - Kontinuierlicher Verfahren (Durchlaufbetrieb) - Diskontinuierliche Verfahren (Batchbetrieb)

9 Ablaufkette thermische Biomasseverwertung

10 Lösungsansatz PYREG Mineralisierung des Brennstoffes im selbstreinigenden Doppelschneckenreaktor unterhalb der Ascheerweichungstemperatur (800 C). Reduktion der Staubemissionen durch indirekten Ausbrand des Festbrennstoffes (Primärbrennkammer - Gasbrennkammer) bei 1000 C C. Reduktion brennstoffbedingter NO x -Emissionen durch Nutzung der Redoxreaktionen in reduzierender Atmosphäre nahe λ=1 (LEA, Reburning). Verbrennungsluftstufung mit Oberluft zur Nachverbrennung von CO (OFA). Verhinderung thermischer NO x -Bildung durch Betrieb der Brennkammer im FLOX -Verfahren (FLOX = Flammlose Oxidation) mit interner Rauchgasrückführung (FGR).

11 PYREG-Verfahren Workshop: Herstellung von Biokohle in Brasilien

12 FLOX- Verbrennung Vorteile: Geringstmögliche Abgasemissionen durch hohe Turbulenz im idealen Temperaturbereich

13 0,5 MW PYREG-Anlage Workshop: Herstellung von Biokohle in Brasilien

14 Zertifizierung Produktionsanlage European Biochar Research Network (ebrn) Standards Parameter Grenzwert Einheit C org. >50 Mas.-% Black Carbon C Mas.-% H/C 0,6 M/M O/C 0,4 M/M Nährstoffe N,P,K,Mg,Ca Deklaration Schwermetalle PB,Cd,Cu,Ni,Hg,Zn,Cr Einzelwerte PAK <12 (basic) / <4 (Premium) mg/kg TM PCB <0,2 mg/kg TM Dioxin/Furan 20 ng/kg TM (Auszug)

15 Klassifizierung Biokohle Workshop: Herstellung von Biokohle in Brasilien

16 Kohlestabilität im Boden [KAMANN 2010]

17 Produktionsvarianz [LEHMANN 2007]

18 Ergebnisse der Einstufungsmessung nach 17. BImSchV Durch primäre Feuerungseinstellungen bestimmte Emissionen (Analyse Dr. Wessling Laboratorien, Bezugssauerstoffgehalt 11%, Klärschlamm AVUS+Böhringer Ingelheim ) Tagesmittelwerte Grenzwerte (De) Gesamt-C (org. Stoffe): 3,8 mg/m³ 10 mg/m³ NO x als NO 2 : 140,6 mg/m³ 200 mg/m³ CO: 20,3 mg/m³ 50 mg/m³ Dioxine/Furane: 0,013 ng/m³ 0,1 ng/m³ Benzo(a)pyren: <0,00004 mg/m³ 0,05 mg/m³

19 Kohleanalyse Kohleanalyse PYREG-Anlage Verora GmbH, Neuheim, Schweiz

20 Verfahrensgrenzen -Heizwert >10 MJ/kg, Wassergehalt <50% (Feuchte <100%), Partikel <30 mm z.b.: Grünschnitt, Schlachtabfälle, Papierfaserschlamm, Rinde, Holz, Nadeln, Laub, Biotonne, Getreideabfälle, Stroh, Rapspresskuchen, Rübenschnitzel, Traubentrester, Olivenkerne, Nussschalen, Klärschlamm, Gärreste, Rechengut, Kaffeepulver, Kompost, Biertreber, Miscanthus, Silphium, Maissilage, Reststoff aus pflanzl. Biomasse Reststoff aus Klärschlamm

21 Konsistenz Pflanzenkohle

22 Versuchsergebnisse Pressversuch Pressvorrichtung für Kohle Versuchsmaterialien Pressversuche Kohlepressling: D= 60mm, H=12mm

23 Pressversuche Kohlebrikettierung Rohkohle Kohlepressling Heizwert: ca. 27 MJ/kg Heizwert: ca. 27 MJ/kg Schüttdichte: kg/m 3 Dichte der Kohle: kg/m 3 PYREG Kohle + p,t 6,75 GJ Pressling 6,75 GJ Volumen: 1 m 3 Volumen: 0,4 m 3 Anhebung der Energiedichte von 6,75GJ/m 3 auf 16,875 GJ/m 3

24 Versuchsergebnisse Pressversuch I. Herstellung von Kohlebriketts aus Pflanzenkohle machbar! II. Hochreine Kohle durch Qualitätssiegel European Biochar Certificate III. IV. Energiedichte steigt um das 2,5-fache Bindemittel momentan notwendig I. Pressversuche ohne Bindemittel laufen

25 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit Dipl.-Ing. Helmut Gerber Pyreg GmbH Trinbornstrasse D Dörth Tel: info@pyreg.de

26 CO 2 -Bilanz, Beispiel Grünschnitt