Nachhaltige Behandlung und Verwertung von Abwasser und Abfall aus Palmölmühlen

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1 Nachhaltige Behandlung und Verwertung von Abwasser und Abfall aus Palmölmühlen Frank Schuchardt Heinz Stichnothe Johann Heinrich von Thünen-Institut Institut für Agrartechnologie und Biosystemtechnik Braunschweig 24. August 2011 GIZ-Workshop Energie aus Biomasse in Indonesien Berlin 1

2 Palmöl Weltweit das wichtigste Pflanzenöl 2010: 53 Mio. t Palmöl/Palmkernöl Hauptproduktionsländer: Indonesien und Malaysia (83 %) Weltweit 12 Mio. ha Anbaufläche (Landwirtschaftsfläche in D: ca. 17 Mio. ha) 2

3 Nutzung von Palmöl 3

4 Ölpalmen in Monokultur Schuchardt, Foto: Buhdi Stichnothe Marta Utama 4

5 5 Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Sc Schu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu huch ch ch ch ch ch ch ch ch ch ch ch ch ch char ar ar ar ar ar ar ar ardt dt dt dt dt dt dt dt dt dt dt dt dt dt dt dt dt dt dt dt dt, St St St St St St St St St St St St S ic ic ic ic ic ic ic ic ic ic ichn hn hn hn hn hn hn hn hnot ot ot ot ot othe he he 5 Nutzungsdauer: ca. 25 Jahre Foto: Wikipedia

6 6

7 Foto Shri Chandra 7

8 Der reife Fruchtstand und die Früchte Fresh Fruit Bunch (FFB) 8

9 Die Frucht und ihre Bestandteile Palmöl und Fasern Palmkernöl Schale Palmnuss Palmkern 9

10 Aus 1 t Fruchtstände entstehen 1 t Fruchtstände 220 kg Palmöl 26 kg Palmkernöl 30 kg Expeller 10

11 Ölmühle im Zentrum der Plantage bis ha/mühle Autarke Energieversorgung Kapazität: 30 to 120 t FFB /h bis t FFB/a 20 bis 22 h/d 300 d/jahr 11

12 Konventionelle Palmölproduktion Input Prozess Output Min.dünger Pestizide Diesel EFB, Asche Diesel Wasser Plantage FFB Palmölmühle EFB POME Fasern Schalen Strom Methan Lachgas Abwasser Methan Asche Dampf Produkte ÖL Kerne Anaerob- Deponie Kraftwerk teich Nebenprodukte Energie träger Emissionen Luft Wasser Boden Alternative 12

13 Die Nebenprodukte der Palmölproduktion und deren Verwertung 13

14 Nebenprodukte der Plantage Palmwedel 14

15 Nebenprodukte der Plantage Palmstämme - Nach ca. 25 Jahren - 15

16 Nebenprodukte der Ölmühle Abwasser Palm Oil Mill Effluent POME CSB 50,000 mg/l BSB mg/l 16

17 Nebenprodukte der Ölmühle Schlamm ECO-D Decanter CSB >200,000 mg/l BSB > mg/l 17

18 Nebenprodukte der Ölmühle Leere Fruchtstände EFB 18

19 Nebenprodukte der Ölmühle Schalen 19

20 Nebenprodukte der Ölmühle Fruchtfasern 20

21 Nebenprodukte der Palmölproduktion in 30 t Ölmühhle ( t FFB/a) TM [%] [t/a] [t TM/a] Plantage (~7.500 ha) Palmwedel Stämme * Ölmühle Abwasser oder Schlamm (ECO-D) EFB Fasern Schalen * Nach 25 Jahren 40 bis 80 t TM/ha 21

22 Behandlung und Verwertung der Nebenprodukte der Palmölproduktion 22

23 Verwertung der Nebenprodukte der Palmölproduktion Plantage Palmwedel Stämme Ölmühle Keine Stofflich Energetisch Abwasser oder Schlamm (ECO-D) EFB Fasern Schalen 23

24 Verwertung der Palmwedel und Stämme Plantage Palmwedel Stämme Keine Stofflich Energetisch Verbleiben in der Plantage als Nährstoffquelle zur Humusbildung als Erosionsschutz 24

25 Abwasser und EFB belasten die Umwelt Ölmühle Abwasser oder Schlamm (ECO-D) EFB Fasern Schalen Keine Offene Teiche Einleitung in Vorfluter Hohe CH 4 -Emissionen Nährstoffverluste Deponierung Hohe CH 4 -Emissionen Nährstoffverluste 25

26 Verwertung von Abwasser und EFB in der Plantage Ölmühle Abwasser oder Schlamm (ECO-D) EFB Fasern Schalen Stofflich Hohe CH 4 -Emissionen Nährstoffersatz Nährstoffverluste Überdüngung Grundwasserbelastung Hohe Kosten Nährstoffverwertung Humusersatz 26

27 Co-Kompostierung von Abwasser und EFB Ölmühle Stofflich Abwasser oder Schlamm (ECO-D) EFB Fasern Schalen Optimale Verwertung Zero Waste Beste Ökobilanz Profitabel 2,7 m³ Abwasser/t EFB 27

28 Biogas aus Abwasser - Rührkessel - Ölmühle Energetisch Abwasser oder Schlamm (ECO-D) EFB Fasern Schalen Rührkesselreaktor Hydraul. Verweilzeit >15 d (30-40 d) Belastung (CSB) 6-8 kg/m³/d ph >7,35 UTEC, Bremen 28

29 Abgedeckter Abwasserteich Problem: Schlammakkumulation Clean Development Mechanism (CDM) fähig 29

30 Biogas aus Abwasser - Festbettfermenter - Ölmühle Energetisch Abwasser oder Schlamm (ECO-D) EFB Fasern Schalen Festbettreaktor (500 m³; Schlachthofabwasser) Hydraul. Verweilzeit >1 d (3-4 d) Belastung (COD) 2-3 kg/m³/d ph >6 UTEC, Bremen 30

31 Energieerzeugung aus Abwasser - Kapazität Ölmühle: 30 t FFB/h - Abwasser (POME) 390 m³/d CSB 50 kg/m³ Abbau 70 % Methan 0,35 m³/kg CSB m³/d Biogas 60 % Methan UTEC, Bremen 31

32 Besondere Anforderungen an Biogasanlagen in einer Palmölmühle Kein kontinuierlicher Abwasserstrom Stossbelastungen (im Tagesverlauf) Neustart nach längeren Stillstandszeiten (mehrere Tage) 32

33 Fasern und Schalen zur Energierzeugung in der Ölmühle Energetisch HHV [MJ/kg] Ölmühle Abwasser oder -- Schlamm (ECO-D) -- EFB TM 35 % 14,3 Fasern TM 60 % 18,5 Schalen TM 85 % 19,6 sind regional ein Marktprodukt geworden (>20 /t) EFB als Energiequelle Folge 33

34 Vorgetrocknete EFB für die Energieerzeugung Konsequenz: Problem Abwasser 34

35 Energieerüberschuss einer Ölmühle - Kapazität Ölmühle: 30 t FFB/h, t FFB/a - Ohne Biogas Mit Biogas >1.560 MWh/a >2.250 MWh/a 35

36 Ölmühle mit nachhaltigem POME und EFB Management Input Prozess Output Diesel Pestizide Min.dünger Plantage FFB Kompost Produkte Diesel Wasser EFB POME Ölmühle Fasern Schalen Strom Dampf Öl Kerne Nebenprodukte Energie träger Diesel Kompost Kompostanlage Biogasanlage Biogas Kraftwerk Asche Emissionen Luft Wasser Boden Alternative 36

37 Interesse der Palmölproduzenten an nachhaltiger Biomasseverwertung Erfüllung staatlicher Richtlinien (z.b. ISPO; Indonesian Sustainable Palm Oil) Zertifizierung von Palmöl nach EU-Richtlinie 2009/28/EG ( siehe nächste Folie) Höhere Erträge Erhaltung der Bodenfruchtbarkeit CO 2 -Zertifikate (CDM) Erhöhung des Profits 37

38 EU-Richtlinie 2009/28/EG Richtlinie zur Förderung der Nutzung von Energie aus erneuerbaren Quellen Energie Artikel 17: Nachhaltigkeitskriterien für Biokraftstoffe und flüssige Brennstoffe Reduzierung der CO 2 -eq Emissionen aus Palmöl u.a. im Vergleich zu fossilen Energieträgern 2011: 35 % 2017: 50 % 2018: 60 % 38

39 THG Emissionen bei der Palmölproduktion - Schlechte Praxis kg Schlechte Praxis EFB Deponie, POME Teich GHG [kg CO2e per 5 t FFB] Hot spots 0 Total Plantage Ölmühle Transport Produktion Transport Öl EU EFB POME 39

40 THG Emissionen bei der Palmölproduktion - Beste Praxis Beste Praxis 2000 EFB/POME Co-Kompostierung GHG [kg CO2e per 5 t FFB] kg Hot spot 0 Total Plantage Ölmühle Transport Produktion Transport Öl EU EFB POME 40

41 CO 2 e-einsparung im Vergleich zu Heizöl nach EU-Richtlinie 2009/28/EG; Palmöl zur Wärmeerzeugung ab 2018: 60 % ab 2017: 50 % 46 Beste Praxis CO2e Einsparung [%] ab 2011: 35 % Schlechte Praxis Heizöl -6 Abwasser Teich EFB Deponie Abwasser Teich EFB Plantage Abwasser/EFB Kompostierung 41

42 Mit oder ohne Biogas? GWP [kg CO 2eq / t FFB] Composting Biogas no losses Loss 2% Loss 4% Loss 6% Loss 8% Frank Schuchardt 42

43 Zertfizierung von Palmöl Die Bundesvereinigung der Deutschen Ernährungsindustrie (BVE) spricht sich für die umfassende Verwendung von nachhaltig produziertem Palmöl aus

44 Hemmnisse bei der Stromeinspeisung Keine Anbindung an das öffentliche Netz Meist weite Entfernung zum öffentlichen Netz Regional fehlende Verbraucher Schlechte Infrastruktur Fehlende Wirtschaftlichkeit (?) 44

45 Wo könnte deutsche Anlagentechnik eingesetzt werden? Biogastechnologie Gasmotoren Generatoren Feuerungstechnik Abluftreinigung 45

46 Zusammenfassung Abwasser und Reststoffe in Palmölmühlen sind eine bedeutende Energie- und Nährstoffquelle. Palmölmühlen können gleichzeitig Kraftwerke sein. Ein nachhaltiges Abwasser- und Abfallmanagement ist der Schlüssel zur Zertifizierung. Gesamtkonzepte statt Einzellösungen sind notwendig. 46

47 Das war s Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit 47 47