Zahlen, Daten, Fakten

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Edmund Richter
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2 2 Zahlen, Daten, Fakten Privates und unabhängiges Forschungs- und Beratungsunternehmen Umsatz ca. 1,5 Mio. pro Jahr 1994 gegründet Angestellte Interdisziplinäres und internationales Team

3 Netzwerke Mitgliedschaft in zahlreichen Gremien und Verbänden: European Commission expert group on bio-based products Cluster Industrielle Biotechnologie (CLIB

3 3 Netzwerke Mitgliedschaft in zahlreichen Gremien und Verbänden: European Commission expert group on bio-based products Cluster Industrielle Biotechnologie (CLIB 2021) CEN / TC 411 (bio-based products) AVK - Industrievereinigung Verstärkte Kunststoffe e.v. Kunststoffland NRW e.v. Auftraggeber aus verschiedenen Branchen (Auswahl):

4 Aktivitäten 4

5 5 Vom Gärprodukt zum Holzwerkstoff Stoffliche Nutzung ligno-cellulosehaltiger Gärprodukte aus Biogasanlagen für Holzwerkstoffe Roland Essel nova-institut GmbH Birkenfeld, 12. November 2013

6 6 Agenda 1. Hintergrund und Zielsetzung 2. Arbeitsschritte und Methoden 3. Ergebnisse und Diskussion 4. Fazit

7 1. Hintergrund und Zielsetzung 7

8 Die Holzwerkstoffindustrie sucht alternative Rohstoffe Zusätzliche Nachfrage im Energiebereich sorgt für Verknappung und Verteuerung von Holz und Nebenprodukten Weder cellulosehaltige Ackerkulturen

8 8 Die Holzwerkstoffindustrie sucht alternative Rohstoffe Zusätzliche Nachfrage im Energiebereich sorgt für Verknappung und Verteuerung von Holz und Nebenprodukten Weder cellulosehaltige Ackerkulturen (Pappeln, Weiden, Miscanthus, etc.) noch Reststoffe oder Importe können in ausreichender Menge und zu günstigen Preisen zur Verfügung gestellt werden Es droht eine Abwanderung der Holzwerkstoffindustrie aus Deutschland

9 Die Betreiber von Biogasanlagen suchen neue Absatzmöglichkeiten Insbesondere große Biogasanlagen können ihre Gärprodukte regional nur zu gewissen Teilen absetzen Betreiber von Biogasanlagen stehen

9 9 Die Betreiber von Biogasanlagen suchen neue Absatzmöglichkeiten Insbesondere große Biogasanlagen können ihre Gärprodukte regional nur zu gewissen Teilen absetzen Betreiber von Biogasanlagen stehen zunehmend unter Druck, alle Produkte optimal in Wert zu setzen Die stoffliche Nutzung von Gärprodukten in der Holzwerkstoffindustrie kann eine ökonomisch und ökologisch sinnvolle Alternative sein Problem: Flüchtige Stickstoffbestandteile

10 10 Zielsetzung Entwicklung eines Verfahrens zur Nutzung von Reststoffen aus der Biogasproduktion für die Holzwerkstoffindustrie Technische Realisierung Aufbereitung der festen Bestandteile (Fasern) von Gärresten und Entfernung der anorganischen Stickstoffbestandteile Produktion von Holzwerkstoffen in Labor- und Betriebsversuchen Ökonomische Machbarkeit Wirtschaftlichkeit (Rohstoff- und Prozesskosten) Ökologische Bewertung Bilanzierung der Stoff- und Energieströme sowie Berechnung der Treibhausgasemissionen

11 11 Das Gesamtvorhaben im Überblick Projekttitel Stoffliche Nutzung ligno-cellulosehaltiger Gärprodukte für Holzwerkstoffe Projektförderung durch die Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU) Aktenzeichen: Projektlaufzeit: bis Gesamtbudget: ,-

12 12 Projektpartner und Aufgabenbereiche BENAS Biogasanlagen GmbH, Ottersberg Produktion von Gärprodukten GNS - Gesellschaft für Nachhaltige Stoffnutzung mbh, Halle Optimierung des ANAStrip-Verfahrens zur Aufbereitung der Gärprodukte Glunz AG, Meppen, und LaminatePark, Eiweiler Labor- und Betriebsversuche zur Produktion von Span-, MDF-, HDF-Platten und Laminat-Fußboden nova-institut GmbH, Hürth Projektleitung sowie techno-ökonomische und ökologische Begleitforschung

13 2. Arbeitsschritte und Methoden 13

14 14

15 3. Ergebnisse und Diskussion 15

16 Verfahrensfließbild und Testaufbau der ANAStrip -Anlage 16

17 Erfolgreiche Strippung der Gärreste Unbehandelter Gärrest Gestrippter Gärrest Separierter, gestrippter Gärrest Feststoff nach Trocknung ph-wert NH 4 -N

17 17 Erfolgreiche Strippung der Gärreste Unbehandelter Gärrest Gestrippter Gärrest Separierter, gestrippter Gärrest Feststoff nach Trocknung ph-wert NH 4 -N Gehalt (mg/kg) 8,3 > , ,4 63 7,3 14,6 Es wurden in drei Chargen ca. 12 Tonnen Gärprodukte hergestellt Reduktion der NH 4 -N Konzentration um %

18 18 Werkstoffeigenschaften von Spanplatten aus Gärprodukten Spanplatten 10% Gärprodukte Dichte (kg/m 3 ) Querzugsfestigkeit (N/mm 2 ) Plattendicke (mm) Quellung (24h) 20% Gärprodukte 30% Gärprodukte Referenz ,38 0,39 0,35 0,41 16,17 16,17 16,18 16,16 15,79 17,84 19,52 15,55 Es wurden normgerechte MDF- und Spanplatten hergestellt Keine signifikanten Unterschiede zwischen Gärprodukten aus thermophiler und mesophiler Biogasanlage

19 19 Experimentelle Herstellung von MDF- und Spanplatten im Labor Substitution von 0 30 % der Holzfasern durch Gärprodukte Deutliche Verfärbung der Laborplatten Geringe Akzeptanz für Farbänderungen im europäischen Markt

20 Betriebsversuch zur Herstellung HDF-Platten Bereitstellung in BigBags Zuführung über Zellenradschleuse Transport mit Schwerlastkran Materialprüfung der HDF-Platten 20

21 Weiterverarbeitung zu Laminat-Fußboden Mit Gärprodukten Ohne Gärprodukte Verarbeitung von 10 Tonnen Gärprodukten Produktion von 130 m

21 21 Weiterverarbeitung zu Laminat-Fußboden Mit Gärprodukten Ohne Gärprodukte Verarbeitung von 10 Tonnen Gärprodukten Produktion von 130 m 3 HDF- Platten Weiterverarbeitung zu m 2 Laminat-Fußboden Gleichwertige technische Eigenschaften Konformität zu DIN EN geprüft

22 Fazit 22

23 23 Gärprodukte sind eine vielversprechende Rohstoffalternative für die Holzwerkstoffindustrie Gärprodukte sind ganzjährig in großen Mengen verfügbar Mit Hilfe des patentierten ANAStrip -Verfahrens kann die Konzentration von Ammoniumstickstoff (NH 4 -N) in den festen Bestandteilen der Gärprodukte um bis zu 90% reduziert werden Eine Substitution von konventionellen Einsatzstoffen (Holzfasern) in der Holzwerkstoffindustrie ist möglich Eine ökologische und techno-ökonomische Analyse der Gärprodukte wird im weiteren Projektverlauf durchgeführt.

24 24 Es können normgerechte Holzwerkstoffe aus Gärprodukten hergestellt werden MDF- und Spanplatten Produktion im Labormaßstab nachgewiesen Substitution von bis zu 30 % herkömmlicher Holzfasern Deutliche Verfärbung der MDF- und Spanplatten HDF-Platten und Laminat-Fußboden Laborergebnisse wurden im Betriebsversuch verifiziert Herstellung von m 2 Laminat-Fußboden Markkonformität der Produkte nach DIN EN 13329

25 25 Das Projekt entwickelt und optimiert eine Prozesskette zur Kaskadennutzung von Biogassubstraten Bereitstellung von Biomasse Energetische Nutzung in Biogasanlage Reststoffverwertung der Gärprodukte Primäre stoffliche Nutzung in der Holzwerkstoffindustrie Wiederholte stoffliche Nutzung in der Holzwerkstoffindustrie Energetische Nutzung

26 26 Workshop am 03. Dezember in Köln Projekt: Mehr Ressourceneffizienz durch die stoffliche Biomassenutzung in Kaskaden von der Theorie zur Praxis Auftraggeber: Umweltbundesamt (UBA) In Kooperation mit IFEU, IZES & Wuppertal-Institut

Chemiepark Knapsack Industriestraße 300 50354 Hürth E-Mail: roland.

27 27 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Roland Essel, Dipl.-Umweltwissenschaftler Bereichsleitung Nachhaltigkeit nova-institut GmbH Chemiepark Knapsack Industriestraße Hürth Tel.: +49 (0) Fax: +49 (0)

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