LIFE Projekt LOTECOTEC. LIFE Projektnummer LIFE06ENV/D/458

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1 LIFE Projekt LOTECOTEC LIFE Projektnummer LIFE06ENV/D/458 Projektbericht für die breitere Öffentlichkeit (Layman Report) Erstellt am Projektdaten Projektdauer: Gesamtbudget EC-Förderbetrag: (=30% der förderfähigen Kosten) Mittelempfänger VBA Pfattertal Ansprechpartner Herr Hubert Achhammer Adresse Aukofener Straße 17, D Mintraching Telefon Fax hubert.achhammer@t-online.de Website

2 Klärschlamm ist ein unvermeidbares Nebenprodukt der Abwasserreinigung und besteht zum Großteil aus Wasser, Bakterienmasse und Schadstoffen. Diese Schadstoffe, die während der Abwasserreinigung von der Bakterienmasse aufgenommen werden, haben in jüngster Zeit dazu geführt, dass Klärschlamm mindestens in 3 Bundesländer nicht mehr landwirtschaftlich genutzt werden darf. Somit ist die übliche stoffliche Verwertung vom Gesetzgeber eingeschränkt worden und die thermische Verwertung ist in den Vordergrund gerückt. Für die thermische Verwertung von Klärschlamm bietet sich derzeit die Mitverbrennung in Kohlekraft- und Zementwerken sowie in Müllverbrennungsanlagen bzw. die Verwertung in Monoverbrennungsanlage an. Nachteil der derzeitigen thermischen Verwertung von Klärschlamm ist die zentrale Lage der thermischen Verwertungsanlagen. Dies hat für ländliche Kläranlagenbetreiber üblicherweise lange Anfahrtswege und somit hohe Transportkosten und CO2-Emissionen zur Folge. Um Transportkosten und die spezifischen CO2-Emissionen zu reduzieren aber auch um den Anforderungen der Klärschlammverwerter zu entsprechen, wird deshalb Klärschlamm vermehrt getrocknet. Die Klärschlammtrocknung kann derzeit schon wirtschaftlich dezentral durchgeführt werden. Um die Kosten der Trocknung und die CO2-Emissionen so gering wie möglich zu halten, sollte sich jedoch eine Abwärmequelle (z.b. eine Biogasanlage) in direkter Nachbarschaft zur Kläranlage befinden, um die Abwärme der Stromerzeugung für die Trocknung zu verwenden. An der Kläranlage Mintraching des Abwasserzweckverbands Pfattertal sind diese Voraussetzungen gegeben. Eine Biogasanlage grenzt direkt an die Kläranlage und liefert einen Großteil der Wärme um den Wassergehalt des Klärschlamms auf weniger als 10 % zu reduzieren. Da die Kläranlage Mintraching für den wirtschaftlichen Betrieb einer Klärschlammtrocknung zu wenig eigenen Klärschlamm erzeugt, wird von 19 benachbarten Kläranlagen der Klärschlamm mitgetrocknet. Der getrocknete Klärschlamm erfüllt dann die Bedingungen zur thermischen Verwertung in einem Zementwerk. Für den Standort Mintraching bedeutet dies dennoch ca LKW-Kilometer jährlich um den anfallenden, getrockneten Klärschlamm zum nächstgelegenen Zementwerk zu transportieren. Um die beim Transport zum Zementwerk verursachten CO2-Emissionen weiter zu reduzieren, wurden vom Abwasserzweckverband Alternativlösungen gesucht, die eine dezentrale, flexible, umweltgerechte und energieeffiziente Klärschlammverwertung ermöglichen. Das von der Fa. ZWT, Wasser- und Abwassertechnik GmbH, in Bayreuth entwickelte LoTeCoTec-Verfahren erfüllt diese Kriterien und wurde deshalb ausgewählt. Bei diesem Verfahren wird getrockneter Klärschlamm üblicherweise in die Produkte Öl, Kohle, Gas und Reaktionswasser umgewandelt, die dann sowohl stofflich als auch thermisch verwertet werden können. Für die Umwandlung werden die natürlichen Prozesse der Erzeugung von Erdöl, Erdgas und Kohle simuliert.

3 Aufgrund spezieller Einschränkungen an der Kläranlage Mintraching war ein Einleiten des stark Stickstoff belasteten Reaktionswassers nicht möglich und das LoTeCoTec-Verfahren musste so adaptiert werden, dass kein Reaktionswasser anfällt. Dies konnte durch verfahrenstechnische Änderungen gelöst werden, die zum Patent angemeldet wurden. Somit fallen an der LoTeCoTec-Anlage in Mintraching nur die Produkte Kohle und Öl an. Das Gas wird direkt vor Ort für die Beheizung des Konverters verwendet. Unter anderem wegen der großen Flexibilität wurde das LoTeCoTec-Verfahren mit folgenden Preisen ausgezeichnet. Die LoTeCoTec Anlage in Mintraching

4 Das Verfahrensfließdiagramm des LoTeCoTec-Verfahrens ist in nebenstehender Abbildung dargestellt. Die Anlage wurde auf die nebenstehende Energieund Massebilanz, wie sie sich zu Projektbeginn dargestellt hat, ausgelegt. Der Klärschlamm bei Projektbeginn hatte einen Heizwert von 11,25 MJ/ kg, dies hätte bei einem Durchsatz von 200 kg/h einem Energieeintrag von 2300 MJ/h entsprochen. Die Ausbeuten betrugen für Öl 14 % und für Kohle 57 %. Das mit einer Ausbeute von 29 % erzeugte Gas wird dazu verwendet einen Teil des Energiebedarfs des LoTeCoTec-Prozesses abzudecken. Um den Rest des Energiebedarfs der Konvertierung zu decken, ist die Zufeuerung von Heizöl vorgesehen. Der Energiegehalt des erzeugten Öls hätte jedoch den des benötigten Heizöls deutlich überstiegen und somit wäre eine Wiedergewinnung von ca. 70 % der Klärschlammenergie in den Produkten Kohle und Öl möglich gewesen. Während der Planung und des Baus der LoTeCoTec-Anlage wurde der Betrieb der Abwasserreinigung umgestellt und der Energiegehalt des Klärschlamms hat sich um 25 % reduziert, die entsprechende Energie- und Massebilanz ist nachfolgend dargestellt. Diese Verringerung des Energiegehaltes des Klärschlamms hatte signifikante Auswirkungen auf die Ausbeute von Kohle und Öl. Die Kohleausbeute erhöhte sich auf fast 80 %, während

5 die Ölausbeute auf 6 % reduziert wurde. Die Energierückgewinnung in den Produkten Öl und Kohle hat sich aufgrund der geänderten Rahmenbedingungen auf ca. 60 % verringert. Aufgrund des geringen Heizwertes des Klärschlamms musste deutlich mehr Heizöl zugefeuert werden, als Öl durch die LoTeCoTec- Anlage erzeugt wurde. Obwohl mit dem adaptierten Verfahren erfolgreich die Erzeugung von wasserfreiem Öl ohne Anfall von Reaktionswasser demonstriert werden konnte, wurde das Verfahren daher noch einmal den örtlichen Gegebenheiten angepasst. Somit wird nun die Ölerzeugung komplett eingestellt und gleichzeitig die überschüssige Wärme in der Abluft nach dem Konverter zur Erzeugung von Warmwasser für den Trockner verwendet. Das Verfahrensfließdiagramm für diese Prozessvariante ist nebenstehend dargestellt. Durch die Erzeugung von Warmwasser für den Trockner wird nicht nur der Betrieb des Trockners vor allem im Winter verbessert, sondern auch die Energieeffizienz des Verfahrens. Durch die Modifikation erhöht sich die Rückgewinnung der Klärschlammenergie auf über 80 %. Somit ermöglicht diese Variante eine energieeffiziente Klärschlammverwertung auch von niederkalorischen Klärschlämmen. Die Energie- und Massebilanz für diese Verfahrensoption ist in unten dargestellt.

6 Für das noch anfallende Kohleprodukt gibt es verschiedene Verwertungsmöglichkeit. Im Rahmen des EU-Life Projekts wurde die Verwendung als Porosierungsmittel bei der Ziegelherstellung erfolgreich getestet. In einem weiteren Projekt mit dem bayerischen Landesamt für Umwelt wird derzeit die Rückgewinnung des Phosphates aus der Kohle untersucht. Da die Kohle frei von organischen Schadstoffen ist, bietet sich auch eine direkte Verwendung als Phosphatdünger in der Landwirtschaft an unter der Voraussetzung, dass die behandelten Klärschlämme der Klärschlammverordnung entsprichen. Vorteile der landwirtschaftlichen Nutzung wären die Wiedergewinnung des im Abwasser enthaltenen Phosphats, eine Verlagerung von Kohlenstoff aus dem atmosphärischen in den terrestrischen Kohlenstoffkreislauf und eine Verbesserung der Wasserhaltekapazität des Bodens. Die Fixierung von atmosphärischen Kohlenstoff im Boden durch landwirtschaftliche Nutzung der Kohle bedeutet, dass das Verfahren nicht nur CO2-neutral sondern sogar CO2 negativ ist, da durch die Konvertierung CO2 direkt aus der Atmosphäre entfernt. Neueste Erkenntnisse besagen, dass die durch das LoTeCoTec-Verfahren bewirkte Carbonisierung von Biomasse das effektivste Verfahren ist, um die CO2- Konzentrationen in der Atmosphäre zu reduzieren und somit der globalen Erwärmung entgegenzuwirken.