Bioabfall/Grünschnitt

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Agnes Hafner
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1 Vergärung rung von Bioabfall/Grünschnitt Dipl.-Ing. (TU) Ralf Weigel Professor Dr. Thomas Hügle Demetrion AG Folie1

2 Anaerober und aerober Abbau von Anaerobier C 6 H 12 O 6 3 CH CO kj/mol Aerobier Glucose C 6 H 12 O O 2 6 CO H 2 O kj/mol Verfügbare Energie aus anaerobem Abbau kj/mol Folie2

3 Folie3

4 Kohlenhydrate Fette Eiweiß Zucker Fettsäuren Aminosäuren Basen Carbonsäuren Gase Alkohole Essigsäure Wasserstoff Kohlendioxid Methan Kohlendioxid enzymatisch fermentativ acetogen methanogen Bakterien fakultativ und obligat anaerob ph-tolerant (4,5 8,0) hohe Vermehrungsrate Generationsinterval < 1d Geschwindigkeit bestimmend Archaea obligat anaerob Säure empfindlich (ph( ~ 7,0) H 2 -empfindlich niedrige Vermerungsrate Generationsintervall >> 4 d Folie4

5 Phylogenetischer Stammbaum Folie5

6 Aus stinkendem Müll M wird saubere Energie (DFIC 2001) Jetzt kann aus Restmüll das Doppelte an Energie gewonnen werden. Fraunhofer-Forscher entwickelten ein neues Verfahren zur Vergärung von Restmüll. bleibt ein stinkender Rest - meist unsortierte Hausabfälle. Vergärungsverfahren verringern die Restmenge, und die bei der Gärung entströmenden Biogase können zur Energiegewinnung verwendet werden. Forscher des Stuttgarter Fraunhofer-Instituts für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB verbesserten jetzt diese Technik. Es gelang ihnen die organische Trockensubstanz, die etwa 60 Prozent des Restmülls ausmacht, um fast 90 Prozent zu reduzieren und die Biogasausbeute zu verdoppeln. Folie6

7 Folie7

8 Gülle Stallmist Cosubstrate Kohlenhydrate Fette Eiweiß 1. Stufe Aufspaltung der Makromoleküle Zucker Fettsäuren Aminosäuren Basen 2. Stufe Vergärung der Spaltprodukte Carbonsäuren Gase Alkohole 3. Stufe Bildung von methanogenen Substraten Essigsäure Wasserstoff Kohlendioxid 4. Stufe Biogasbildung Methan Kohlendioxid hydrolytische enzymatisch fermentative acetogene methanogene TIH Bakterien Archaea Folie8

9 Hitzebehandlung beschleunigt Reaktionen öffnet Molekülstrukturen verflüssigt Thermoplaste erschließt Energiequellen cracked Moleküle Folie9

Thermisch Induzierte Hydrolyse nutzt die

10 Thermisch Induzierte Hydrolyse nutzt die heißen Abgase des BHKWs als Energiequelle erhitzt das Gärsubstrat auf > 180 C garantiert eine Einwirkzeit > 20 min. liefert ein absolut steriles Substrat erzeugt ein mikrobiologisch optimal verwertbares Produkt Folie10

11 % 60 Biogasrate und Substratverbleib TIH Labor Batch Versuch kontinuierlich Substratverbleib d Folie11

12 TIH (optimierter Aufschluss) 100 TIH (schnelle Hydrolyse) % kontinuierlich d 40 Folie12

13 % 60 } ~ 25 % } TIH (beschleunigte Hydrolyse) ~ 25 % TIH (optimierter Aufschluss) d 40 Folie13

14 Bioabfälle Mg/a Rezirkulat ca. 5 m³/h Rohstoffannahme (Waage) Zerkleinerung Auflösung (Pulper) Hydrolyse Vergärung Gärrestelagerung Schwimmstoffe 18 Mg/a Sinkstoffe 747 Mg/a Sand 126 Mg/a Biogas Mg/a Annahme von: Fehlchargen überlagerte Lebensmittel Kantinenabfälle Hitzebehandlung > 180 C > 20 bar > 30 min. Trockenfermentation > 31 % TS > 5,0 kg/(m³ d) ots << mg/l Essigsäureäquivalent Systemgrenze Biogasanlage Gärrest Mg/a Folie14

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22 Energiebilanz Massenbilanz Zugeführte Leistung (2.700 kw) Bioabfallinput ( Mg/a) Mechanische Leistung (1.161 kw) Thermisch nutzbare Leistung (1.078 kw) Abzuführende thermische Leistung (153 kw) Abgasverluste (312 kw) Biogas Gärrest Schwimmstoffe 18 Mg/a Sediment 873 Mg/a Heizleistung TIH (401 kw) Verfügbare Heizleistung (673 kw) Gärrest Mg/a Transformationsverluste (34 kw) Elektrische Leistung (1.127 kw) Biogas Mg/a Folie22

23 Folie23

24 Vielen Dank Folie24

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