Verwertung von Reststoffen aus der Lebensmittelproduktion zur Gewinnung von Prozessenergie

Transkript

1 Verwertung von Reststoffen aus der Lebensmittelproduktion zur Gewinnung von Prozessenergie Bernhard Drosg, Markus Ortner, Günther Bochmann IFA Tulln / Institut für Umweltbiotechnologie Universität für Bodenkultur Wien 1

2 Inhalt Einleitung Grundlagen Anaerobtechnik Potential der Anaerobtechnik in LM-Industrie Detailbeispiel Brauerei Detailbeispiel Schlachthof Detailbeispiel Ethanolfabrik Weitere Anlagenbeispiele Zusammenfassung und Informationsquellen 2

3 Einleitung Steigende Kosten fossiler Energien Interesse an nachhaltigen Prozessen Prozesse der Lebensmittelindustrie produzieren organ. Reststoffe Abwasserbehandlung (aerob/anaerob) ist Stand der Technik Feste und pastöse Reststoffe müssen entsorgt werden Biogastechnologie ist eine Option zur Behandlung aller Fraktionen Bereitstellung von Prozessenergie für Produktion 3

4 Lebensmittelproduktion Molkereien Getränkeindustrie Brennereien Zuckerindustrie Stärkeindustrie Brennereien Schlachthöfe 4

5 Grundlegendes... Aerobe Abwasserbehandlung W as ser ge hal t Wassergehalt Anaerobe Vergärung Aerobe Kompostierung Verbrennung Gehalt an Strukturmaterial und / oder Anorganik 5

6 Mikrobiologischer Prozess IFA Tulln Anaerobtechnik I Bernhard Drosg, Markus Ortner, Günther Bochmann

7 Potential für Biogas aus industriellen Reststoffen in Österreich (Braun 2007) Abfallart t / Jahr 1) Geeignet Verfügbar Nahrungs- und Genußmittel Abfälle pflanzl. u. tier. Fetterzeugnisse Abfälle Tierhaltung und Schlachtung Häute und Lederabfälle Holzabfälle Zellulose-, Papier- u. Pappeabfälle Andere Abf. d. Verarbeit. / Veredelung tier. und pflanzlicher Produkte SUMME ) Bundes-Abfallwirtschaftsplan 7

8 Prozessintegration von Biogas in eine Brauerei 8

9 Organische Reststoffe in Brauereien Reststoff kg/hl SB Malzstaub 0,05-0,25 Treber (20 % TS) 18,0-20,0 Heißtrub 0,4-2,0 Kalttrub 0,1-0,3 Hefe 2,0-2,6 Papier 0,29 Abwasser 0,35-0,40 m³/hl SB 9

10 Potential zur Energierückgewinnung in einer hl/a Brauerei Substrate Gasausbeute [m³ CH 4 /t FM] Gaspotential [m³ CH 4 /a] Treber Malzstaub Hefe Abwasser 350*) *) m³ CH 4 /t CSB ~ m³ CH 4 oder 2,1 Mio. kwh 10

11 Ersatz von Prozessenergie in Brauereien (BHKW elektrisch und thermisch) 26,8 kwh/hl SB 9,9 kwh/hl SB ~40% ~80% 21,0 kwh/hl SB 11

12 Ersatz von Prozessenergie in Brauereien (Gasbrenner nur thermisch) 26,8 kwh/hl SB ~75% 21,0 kwh/hl SB 12

13 Prozessintegration von Biogas in Brauereien Vorteile Verwertung ALLER organischen Reststoffe der Brauerei Abdeckung des Energiebedarfes durch erneuerbare Energie Optimale Abwärmenutzung bei Verstromung (BHKW) Nachteile Lange Verweilzeiten (Zellulose-Gehalte) Im Wettbewerb mit Futtermittel Verwertung des Gärrestes (Reststoff nach Vergärung) Notwendigkeiten Einsatz von Vorbehandlungstechnologien bei Treber Änderungen am Gesamtprozess 13

14 Prozessintegration von Biogas in einen Schlachthof 14

15 Schlachthof Energieintensiver Prozess Unterschiedliche Temperaturniveaus Spitzenbedarf an Energie Hohe Kosten für Reststoff-Entsorgung (50-70 /t) Verordnung für tierische Nebenprodukte ABP regulation No. 1774/2002 Ca t/a an TNP in Österreich t Schlachtabfälle Hoher Energiegehalt -> Biogas Co-Fermentation (10-20% TNPs) 15

16 Vorteile der Integration von Biogas Niedrigere Entsorgungskosten Bereitstellung erneuerbarer Energie Reduktion von CO 2 -Emissionen Abwärme des BHKW kann am Standort genutzt werden Hoher Nährstoffgehalt des produzierten Gärrestes (Dünger) 16

17 Problemfelder der Integration von Biogas Vorbehandlung (z.b. Hygeinisierung) der Substrate ist notwendig (EU-Verordnung EC 1774/2002) Hohe Stickstoff-Konzentrationen (Blut) Prozess-Inhibierung (NH 3 ) Schaumbildung Geruchsemissionen (Fettsäuren) Wärmeverwertung (Spitzenlast) 17

18 Profil des therm. Energiebedarfs pro Woche 4% >1000kW 20% > 800kW 30% > 600kW 35% > 200kW 18

19 Österreich: Schweineschlachthof Schlachthof Grossfurtner (größter Schlachthof Österreichs) Schweine/Woche Reststoffe ~ m 3 /Woche Inbetriebnahme Biogasanlage (2003) Erste weltweit (nur Schlachtabfälle) Zusätzlich: Geothermie-Nutzung 19

20 Schlachthausabfälle 20

21 Abdeckung Eigenenergiebedarf 21

22 Prozessintegration von Biogas in eine Ethanolfabrik / Brennerei 22

23 Schlempe Dekanter Dünnschlempe Wet cake Trockner DDGS (Futtermittel) Verdampfer Stand der Technik der Schlempeverwertung Wasserdampf Kondensat Sirup Große Mengen Reststoff Energiebedarf ist hoch (Destillation, Eindampfung, Trocknung) 23

24 Potential zur Energierückgewinnung Schlempefraktion Potential zur Energierückgewinnung in der Ethanolfabrik*) Schlempe (gesamt) 147 Dünnschlempe 51 Wet cake 50 Sirup 50 Kondensat 2,5 *) ohne Eigenenergiebedarf Biogasanlage (z.b. Gärrestaufbereitung) 24

25 Weitere Beispiele zur Prozessintegration von Biogas in LM-Produktion 25

26 Biogasanlage Kaposvár Ungarn, Hungrana Substrat: Zuckerrübenpressschnitzel Verarbeitungskapazität: 860 t/d Biogasproduktion: m³/d Energiedeckung: 40% d. Produktion Planungsbüro - BPE Dr. Prendl Quelle: Agrana eröffnet einzigartige Biogasanlage in Kaposvár [ 26

27 Biogasanlage Wels Molkerei Landfrisch Substrat: Molke und Abwasser Verarbeitungskapazität: 180 t/d Molke, 180 t/d Spülwässer Biogasproduktion: ca m³/d Energieverwertung: 40% d. Wärmebedarfs durch Abwärme (580 kw) AAT / Landfrisch Ökostrom (500 kw) Quelle: 27

28 Zusammenfassung und Informationsquellen 28

29 Zusammenfassung Biogas ist eine Alternative für LM-Industrie Spezielles Prozessdesign notwendig Verwertungskonzept für Gärrest (Fermentationsrückstand) notwendig Großer Anteil der Prozessenergie kann abgedeckt werden Substitution fossiler Reststoffe, Reduktion der CO 2 -Emissionen Bereitstellung erneuerbarer, nachhaltiger Energie Reduktion der Energiekosten Reduktion der Entsorgungskosten (Schlachthof) Höhere Renditen für die Verwertung von Biertreber 29

30 IEA Bioenergy - Task 37 - Energy from Biogas and Landfill Gas 30

31 Bioenergy Kompetenz-Zentrum im Bereich der österreichischen Forschung 31

32 AG Biogas - IFA Tulln

33 Universität für Bodenkultur Wien Department Interuniversitäres Forschungs- Institut für Agrarbiotechnologie Tulln Institut für Umweltbiotechnologie Bernhard Drosg Konrad Lorenz Straße 20, A-3430 Tulln Tel.: , Fax: bernhard.drosg@boku.ac.at,