Hydrothermale Carbonisierung HTC

Transkript

1 Hydrothermale Carbonisierung HTC CO 2 z.b. C 6 H 12 O 6 C 6 H 2 O + 5 H 2 O + H

2 Hydrothermale Carbonisierung HTC Was versteht man unter HTC? Exothermer chemischer Prozess um nasse oder feuchte Biomasse in Braunkohle umzuwandeln. (Friedrich Bergius 1913, Max Planck Institut 2006) Dies geschieht unter Druck von etwa 22 bar und Temperaturen von ca. 210 C Natur > 1 Mio Jahre Biomasse HTC 2 12 h Biokohle

3 Hydrothermale Carbonisierung HTC Masse und Energie im HTC-Prozess Wärmeenergie: 500 kj/kg Biomasse Massenbilanz 55 80% der Biomasse (TS) wird in Biokohle umgewandelt Biomasse Biokohle evtl. Zerkleinerung: 4 kj/kg Biomasse Filtration: 4 kj/kg Biomasse Energiebilanz Heizwert von Biokohle ist 10 30% höher als jener der Biomasse (bez. auf TS) Quelle: Max-Planck Institute und pers. comm. Fritz Richarts

4 Hydrothermale Carbonisierung HTC Energiegewinnung bei verschiedenen Verfahren Produkte Energie Alkoholische Gärung 85% Ethanol Ethanol Anaerobe Umsetzung (Biogas) 80% Biogas Biogas (Kohlendioxid + Methan) Hydrothermale Carbonisierung 35% Wärme 65% Biokohle HTC-Kohle + Wasser Verbrennung 100% Wärme Kohlendioxid + Wasser Quelle: angepasst von Max-Planck Institute

5 Hydrothermale Carbonisierung HTC Energetische Nutzung von Biomasse Quelle: Prof. Dr. Fritz Richarts

6 Anwendungen der HTC Energieversorgung: Energiespeicher Klimaproblematik: CO 2 Speicherung CCS Biokohle Organische Abfälle: Biomasse Management Bodenverbesserer Nährstoffvorrat Terra preta

7 Beispiele für Ausgangsstoffe Holzschnitzel (frisch) Molke (frisch) Mist (HTC) Trester aus Brandwasser, Wein und Bier (frisch) Klärschlamm (HTC)

8 Resultate für Klärschlamm Klärschlamm mit 29.1 %TS HTC von 6 h Angaben in %TS

9 Resultate für Klärschlamm Phosphor Annahmen: % Phosphor im Klärschlamm g/l Phosphor im HTC-Prozesswasser 75.6% Prozesswasser mit Abgiessen, Filtrieren & Pressen entfernt Beispiel: 100 g HTC-Kohle aus Klärschlamm mit 29.1%TS 53.6 ml Prozesswasser entfernt HTC-Kohle mit 55.1%TS % Phosphor in Prozesswasser % Phosphor in HTC-Kohle

10 Energiebilanz ARA Glarnerland, Situation heute ZHAW - IUNR Fachstelle Erneuerbare Energien 10 Information source: ARA Glarnerland and ZHAW 10

11 Energiebilanz ARA Glarnerland mit HTC ZHAW - IUNR Fachstelle Erneuerbare Energien 11 Information source: ARA Glarnerland and ZHAW 11

12 Van Krevelen Diagramm für Gärreste 12

13 Resultate für Gärreste

14 Vorteile von HTC Biokohle als Energiespeicher Biokohle Biogas Ethanol Energiedichte kwh/kg 6.1 kwh/m 3 (60% Methan) kwh/kg Speichervolumen für 0.11 m m m kwh Flexibel und sauber: - Beim HTC Prozess entsteht kaum CO 2 (Karboneffizienz sehr hoch) -CO 2 lässt sich in Biokohle binden und lagern (ev. als Bodenverbesserung) ZHAW - IUNR Fachstelle Erneuerbare Energien

15 Vorteile / Nachteile von HTC Praktisch unabhängig von der Zusammensetzung der Biomasse Auch für feuchte Biomasse geeignet Endprodukt ist steril (keimfrei) Schlachtabfälle müssen nicht vorbehandelt werden Chemischer (nicht biologischer) Prozess: Einfacher steuer- und reproduzierbar Hohe Energieeffizienz: Exotherme Reaktion (Abgabe von Wärme) nach Aufheizphase Noch relativ unbekannt, wenige Anlagen im Bau bzw. Betrieb Verwendung Restwasser noch unklar

16 Gesamtwirkungsgrad Biogas / HTC 16

17 Kostenvergleich Biogas / HTC Buttmann,

18 Gefässversuch mit HTC- und Biokohle 18

19 Pflanzenwachstum nach HTC und Pyrolyse-kohlezugaben 19

20 Bestehende HTC Anlagen Laborreaktoren Industrielle Reaktoren Volumen 1 000t /a 1.5 Mio SFR Volumen 25 L SFR Volumen t /a 6-8 Mio SFR 20

21 Wo steht die HTC Forschung technology development Stage 1 emergence research Stage 2 developing logistics capability Stage 3 developing consumer offer Stage 4 established technology HTC time 21

22 Besten Dank für Ihre Aufmerksamkeit!