Das PYREG -Verfahren Pflanzenkohle und ihre Einsatzmöglichkeiten

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1 Das PYREG -Verfahren Pflanzenkohle und ihre Einsatzmöglichkeiten Marcel Nick B.Sc. PYREG GmbH - Forschung und Entwicklung

2 Gliederung Historische Entwicklung der PYREG GmbH Karbonisierung Wie funktioniert die Technik? Einsatzstoffe für die Karbonisierung Ökonomische Betrachtung Vorteile des Einsatzes der PYREG Technologie Kohlenstoff, das wichtige Element! Pflanzenkohle im Boden Futtermitteladditiv Stalleinstreu Gülleadditiv Aktivkohle aus dem PYREG Verfahren P-Dünger aus Klärschlamm

3 Das Unternehmen 1999 bis 2009 Entwicklung des PYREG-Verfahrens an der FH Bingen Jahr 2009 Gründung der PYREG GmbH von Dipl.-Ing. Helmut Gerber Jahr 2010 Ansiedlung der PYREG GmbH in Dörth, Hunsrück Aktuell 29 Mitarbeiter, weiter steigend

4 Das Verfahren Thermische Biomassenverwertung Temperaturen bis 750 C Verbrennung C Asche Brenngase CO Gezielte, mehrstufige Verbrennung der Biomasse Auskoppelbare Wärmeenergie Keine vollständige Verbrennung Karbonisierung (Pyrolyse) C Kohle Biomasse, trocken Brenngase CO,H 2,C x H y -R stoffliche Verwertung Trocknung C Wasserdampf Biomasse, feucht

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6 Das PYREG P500 System

7 Kennzahlen eines PYREG 500-Moduls Biomasse Jahresdurchsatz Jahresdurchsatz Originalsubstanz (OS) Jahresproduktion Betriebsstunden Mindest-Heizwert OS Korngröße OS Max. Energieeintrag t TS t OS mit 50 % TS Ca. 300 t p.a. Pflanzenkohle Ca p.a. 10 MJ / kg < 30 mm 500 kw Nutzbare Abwärme Rauchgasreinigung kw th Optional: Staubfilter, Nasswäscher, Aktivkohlefilter

8 Beispiele Brennstoffe Herstellung von Düngemittel Herstellung von Pflanzenkohle Klärschlamm Gärreste Abfälle aus Produktion & Gewerbe Sonstige Forst-/ Fäkal- u. Stallabfälle Grünschnitt Holzwirtschaft Landwirtschaft Primärschlamm Nawaro Mist Papierfaserschlamm Bioabfall Gülle Ast- und Baumschnitt Siebreste Spelzen Faulschlamm Gülle Silage Waschschlämme (Etiketten u.ä.) Tierkörper, Blut, Innereien Mist Festmist Laub, Grasschnitt Sägemehl Überschussschlamm Überlagerte Lebensmittel Lebensmittel Gartenschnitt Kategorie- Holz Ausputz KUP Biotonne Biertreber, Trester, Malz, Okara Aerobschlamm Strauchschnitt Hobelspäne Stroh Extraktion aus Rüben, Kraut, etc. Flotatschlamm Geflügelkot Gewässerschnitt Wurzelstöcke Gummi Treibsel/ Teek Plastik

9 Wirtschaftlichkeit (1.800 t/a, 65 % TS, 7500 h/a) Kosten / Erträge Kosten in EUR / a Investitionskosten (10 Jahre) Unveränderliche Betriebskosten (Wartung, Personal, Versicherung, Sonstiges) Variable Betriebskosten (Strom, Brauchwasser, Flüssiggas für Start) Summe Betriebskosten Kohle (330 t / a) Wärmeenergie (1125 MWth/ a) Summe Erträge Jahresüberschuss

10 Weitere Vorteile Abwicklung problematischer Stoffströme Dezentrale Behandlung feuchter Biomassen (> 50%TS) Eliminierung von org. Schadstoffen Umwandlung in wertvollste Düngemittelzusätze mit hohem Phosphoranteil und mit besserer Pflanzenverfügbarkeit Hohe Effizienz durch Nutzung auskoppelbarer Wärmeenergie Herstellung hochwertiger und zertifizierter Pflanzenkohle Dauerhafte CO 2 -Bindung

11 Was ist Pflanzenkohle? Biochar is the product of thermal degradation of biomass in the absence of oxygen (pyrolysis) with the goal to be used as a soil amendment Lehmann and Joseph, 2009 > 50 % Kohlenstoff Hohe Porosität Große spezifische Oberfläche ph ~ 10 Eigenschaften abhängig von Biomasse, Temperatur und Verweilzeit

12 Terra Preta Ursprung im Amazonasgebiet n.chr. Jahrhundertelange Anwendung Holz- & Pflanzenkohlen, Siedlungsabfälle, Fäkalien, etc

13 Potentiale Pflanzenkohle CO 2 -Sequestrierung N 2 O-Minderung Bodenfruchtbarkeit verbessern ph-wert Erhöhung versauerter Böden Verbesserung der Sorptionseigenschaften KAK, Nährstoffreservoir und Feldkapazität erhöhen Erhöhung des Ertrags ohne Schädigung der Umwelt

14 CO 2 Sequestrierung im Boden

15 Langsamer C-Abbau Kuzyakov et al., Soil Biology and Biochemistry,

16 Stabiler C-Speicher Scheifele, et al., in prep

17 Ertragssteigerung de la Rosa et al., 2014, Science of Total Environment

18 Futtermitteladditiv Zugabe bei der Futtermittelsilage Fördert Milchsäuregärung Minimiert Fehlgärungen Verlängerung der Haltbarkeit Risiko von Clostridien-Befall reduziert Verbesserung der Verdauung

19 Einstreu in der Geflügelhaltung Flüssigkeitsspeicher Geruchsminderung durch Ammoniakadsorption Angenehmes Stallklima Wohlbefinden der Tiere steigt Risiko von Fußballenerkrankungen nimmt ab

20 Bsp. Geflügelhaltung Abb.: PYREG P500 System in Garrel ( )

21 Problem Gülle Unangenehmer Geruch Niedrige Düngeeffizienz Umweltbelastung Bodenversauerung Umweltfreund Pflanzenkohle

22 Aktivkohleherstellung Dampfaktivierung Oberflächen bis 950 m² / g Verschiedenste Biomassen Elektrische Heizung PYREKA 2.0 in Zürich (2015)

23 Neuartiges Konzept zur Klärschlammbehandlung Daten zu KA Linz-Unkel Simultane aerobe Schlammstabilisierung (Anfang der 90er Jahre) Ausbaugröße: EW Erweiterung um eine 2-stufige Kompaktfaulung im Jahr 2011 Regelbetrieb mit Mikrogasturbine seit 2012 Testphase des PYREG Verfahrens (7. September 2015) Energieeffiziente Implementierung von KS-Separierung, Trockner und Klärschlamm-Mineralisierung Neues Energiemanagement durch kaskadische Nutzung der Wärme Abwärme Mikrogasturbine Abwärme PYREG Prozess Wärmenutzung Trockner und Faulung

24 Umsetzung des Verfahrens Abb.: PYREG Pilotanlage auf der KA Linz-Unkel ( )

25 Fazit der Testphase Die PYREG Technologie wurde in die bestehende KA Linz- Unkel implementiert Erfolgreiches Zusammenspiel der einzelnen Komponenten Trockner Mikrogasturbine PYREG-Verfahren Produktion von P-Dünger mit hoher P-Löslichkeit werden in Pflanzversuchen getestet

26 Fazit Für uns steht das Produkt Pflanzenkohle steht im Vordergrund Pflanzenkohle kann die Bodenfruchtbarkeit erhöhen Pflanzenkohle ist eine potentielle CO 2 - Senke

27 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! PYREG GmbH Trinkbornstrasse D Dörth Tel: m.nick@pyreg.de