Integrierte Systeme und kaskadische Nutzung organischer Rohstoffe und Hinweise zur ganzheitlichen Nutzung von Biomasse

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1 Integrierte Systeme und kaskadische Nutzung organischer Rohstoffe und Hinweise zur ganzheitlichen Nutzung von Biomasse Günther Bochmann Günther Bochmann IFA-Tulln 1

2 Rohstoffe aus der Landwirtschaft 2

3 Bereitstellung Lebensmittel Produkte Fleisch Bier Schnaps Zucker Landwirtschaftliche Erzeugnisse Landwirtschaftliche Nutzung Reststoffe Reststoffe Schlachtabfälle, Abwasser Treber, Hefe, Abwasser Schlempe Zuckerrübenschnitzel Gärrest/Dünger Energiegewinnung/ Produktgewinnung 3

4 Substrate Landwirtschaft Energiepflanzen (Nachwachsende Rohstoffe) Fallobst Saatgut- und Futtermittelreste Agroindustrie Obsttrester, Kerne bzw. Pressrückstände Gemüseabfälle Ölsaatenrückstände Nahrungs- und Genussmittelindustrie Altbrot Biertreber Brennereischlempe Molkerei- und Käsereirückstände Schlachtabfälle Panseninhalt Magen- und Darminhalte Flotatfette Gemeinden Klärschlamm Biomüll 4

5 Implementierung AD in der LM-Industrie Abwasserbehandlung Stand der Technik Fermentation von flüssigen, festen und pastösen Stoffen möglich Prozessintegrierter Umweltschutz durch Verwertung der Reststoffe Abdeckung des eigenen Energiebedarfs Industriebeispiele Schlachthof Molkerei Zuckerfabrik Brauerei Günther Bochmann IFA-Tulln 5

6 Beispiel Schlachthof Schweine/Woche Entsorgungsmenge ~ m 3 /Woche Biogas Implementierung (2003) Erster Schlachthof weltweit mit inkludierter Biogasanlage Zusätzlich zur Biogas Geothermie Energiebedarf Strom Wärme Biogas Geothermie Strom Wärme 12 GWh 6 GWh 6 GWh 5 GWh 4 GWh 2 GWh Günther Bochmann IFA-Tulln 6

7 Energiebedarf Maximales Potential MWh MWh MWh Elektrizität Erdgas Wärmebedarf (BGA) Wärmebedarf (Fernwärme) Jährlicher Bedarf Erneuerbare Energie MWh MWh MWh Elektrizität (BGA) Wärmebedarf (BGA) Wärmebedarf (Geothermisch) Jährliche Produktion Grad Selbstversorgung 33 % 48 % 74 % 7

8 Wärmebedarf Thermal energy demand 1600 Heat consumption [kw] Fr Sa So Mo Di Mi Do Fr Sa So Mo 8

9 Wärmelastkurve Wärmelastkurve (Woche) Wärmebedarf [kw] 4% >1000kW 20% > 800kW 30% > 600kW 35% > 200kW 9

10 Biogasanlage mit Molke Günther Bochmann IFA-Tulln 10

11 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: Günther Bochmann IFA-Tulln 11

12 Biogasanlage Kaposvár Ungarn, Magyar Cukor Substrat: Zuckerrübenpressschnitzel Verarbeitungskapazität: 860 t/d Biogasproduktion: m³/d Energiedeckung: ca.60% d. Produktion 2012 Ausbau auf % Energieabdeckung Planungsbüro - BPE Dr. Prendl Quelle: Agrana eröffnet einzigartige Biogasanlage in Kaposvár [ Günther Bochmann IFA-Tulln 12

13 Organische Reststoffströme in Brauereien Reststoff kg/hl VB Malzstaub 0,05-0,25 Malztreber (20 % TS) 18,0-20,0 Heißtrub 0,4-2,0 Kühltrub 0,1-0,3 Geläger und Überschusshefe 2,0-2,6 Kieselgurschlamm 0,4-1,1 Papier/Etiketten 0,29 Abwasser 0,35-0,40 m³/hl VB 13 Quelle: Pesta 2005

14 Biogaspotential der Reststoffe Substrat Gasertrag [m³biogas/ kg FM] Gaspotential [m³ CH 4 /a] Treber Malzstaub Hefe Abwasser 0, ~ m³ Biogas/a bzw. 1,5 1,8 Mio. kwh/a bei einer hl Brauerei 14 Quelle: Pesta 2005

15 Substitution des Energiebedarfes einer Brauerei 26,8 kwh/hl VB 9,9 kwh/hl VB ~35% ~50% ~70% 17,9 kwh/hl VB 15

16 Zusätzliche Stoffströme Überlagerte Lebensmittel Biotonne Grünschnitte Studie NÖ 227,300 t/a Biotonne 17,000,000 Nm³ CH 4 oder 170 GWh 25 % von Biotonne 0.15 % von Strombedarf 16

17 Baustein- und Plattformchemikalien 3 C 4 C 5 C 6 C Milchsäure Bernsteinsäure Furfural 2,5-Furandicarboxylsäure Polymilchsäure Butandiol Glutaminsäure Chitosan Brenztraubensäure Butanol Milchsäureethylester 3-Hydroxypropionsäure Fumarsäure Lävulinsäure 1,3 - Propandiol Tetrahydrofuran Polyhydroxybuttersäure Polyhydroxyalkanoat 17

18 ABE Fermentation Weizmann-Prozess Heterofermentative Organismen Produktion von Aceton, Ethanol und Butanol Relation 3:6: g/l butanol 18

19 Vorteile der Produkte Butanol Basischemikalie Pharmazeutische Industrie, Biotreibstoff Aceton Lösungsmittel Kunststoffe, Harze, Wachse, pharmazeutische Industrie Ethanol Alkohol Lösungsmittel, Biotreibstoff, Polypropylen 19

20 Vorteile der ABE Produkte Höherwertige Produkte Basischemikalien Flüssige Biotreibstoffe Kombination mit der Biogasgewinnung möglich Verwertung nicht verwertbarer Reststoffe Gewinnung Energie/Prozessenergie Dünger 20

21 Furfural Heterocyclisches Aldehyd Herstellung aus Pentosen und Schwefelsäure Maillard-Reaktion Vorkommen in ätherischen Ölen Nutzung als Synthesestoff Arzneien Lösungsmittel Kunstharze Chemiefasern 21

22 Verwertungswege Reststoffe Anaerobtechnik ist Stand der Technik Fermentation von flüssigen, festen und pastösen Stoffen gleichzeitig möglich Adaption an unterschiedliche Substrate möglich Gewinnung Energieträger für Prozessenergie Produktion von Gärrest Dünger Günther Bochmann IFA-Tulln 22

23 Gärrest/Dünger Stickstoff liegt als NH 4+ vor besser pflanzenverfügbar P, K, Mg und Ca bleiben im Gärrest Erhöhte mikrobiologische Bodenaktivität (9-10 Wochen) Durch geringe Viskosität dringt Gärrest schneller in Boden ein Benötigt bei einigen Kulturen keinen zusätzlichen Dünger 23

24 Danke für Ihre Aufmerksamkeit Günther Bochmann Universität für Bodenkultur Department IFA-Tulln Konrad-Lorenz-Strasse Tulln Günther Bochmann IFA-Tulln 24