Einsatz der zweistufigen Trocken-Nass- (GICON -Verfahren) im Bereich der Restabfallbehandlung

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1 Einsatz der zweistufigen Trocken-Nass- Vergärung mit getrennter Hydrolyse (GICON -Verfahren) im Bereich der Restabfallbehandlung Dr.-Ing. Hagen Hilse

2 Entsorgung = der Sorgen entledigt? Deponien weltweit noch immer Hauptweg der Entsorgung Hoher Anteil Hoher Anteil feuchter Organik

3 Beispiel Restabfallaufkommen in Wuyi (China) (Gesamtmenge ca t/a) recyclingfähig nicht wiederverwertbar Menge Papier Fasern/ Leder Plastik Metall Glas Bambus/ Holz Organisches Staub Ziegel/ Steine % 9,17 5,07 13,15 0,94 3,64 6, ,1 2,9 aktuelle Situation: 100 % Mülldeponie produzierte Methanemission ~ t/a = bis zu t/a Äquivalent CO2 (IPCC 2007)!!

4 Potenziale stofflicher und energetischer Nutzung Deponieraum Methanemission X 100 % 100 % Wertstoffe X 60% 100 % Deponieraum Methanemission Restabfall Deponieraum Methanemission 35 % 5 % Energie

5 Allgemeines Abfall hat weltweit ein hohes Potenzial für die Produktion regenerativer Energien Verwertungsansätze mit sehr unterschiedlicher ökonomischer und ökologischer Wertigkeit, z. B.: Mülldeponien mit Gasfassung Abfallverbrennungsanlagen Getrennte Sammlung // Sortierung Eine Komponente mit hohem Entwicklungspotenzial: Vergärungstechnologie

6 Systematik der Vergärungsverfahren Vergärung Nass Trocken kontinuierlich kontinuierlich diskontinuierlich einphasig einphasig einphasig zweiphasig einstufig zweistufig einstufig einstufig einstufig zweistufig GICON 6

7 Biogastechnologien Bioabfall Braune Tonne, Grünschnitt, etc. Flüssigkeiten, Speise und Schlachtabfälle, ht Schlämme, landwirtschaftliche Reststoffe Energiepflanzen, Gülle Trocken-Naß- Naßfermentation in Naßfermentation Fermentation GICON- GICON Hochfermentern Know-how mit mehrstufige Verfahren Zetralrührwerk Prozeßführung, Anaerobtechnik Stahlbetonfermenter - für jeden Einsatzstoff die optimale Technologie

8 Vergärung wasserarmer Biomasse Geeignete Substrate für die Trockenvergärung Haushaltsabfälle: - Bioabfall - Organikfraktion Restabfall Garten- /Landschafts- pflegematerial GICON 8 Landwirtschaftliche Stoffe: - Reststoffe (z.b. Mist, Stroh) - Nawaros (Silagen)

9 Überblick: Hauptmerkmale verschiedener Trockenfermentationstechnologien

10 Kontinuierliche Trockenvergärung - Pfropfenstrom Liegende Bauform Substrat, voraufbereitet Liegender Reaktor (Transport mit Paddelrührwerk) Separation Gärrest fest flüssig Rezirkulat: Einstellung der Konsistenz und Animpfung Stehende Bauform: Stehender Reaktor Transport durch Schwerkraft Substrat, t voraufbereitet Gärrest zur Nachbehandlung Rezirkulat GICON 10 Substrat, voraufbereitet Feststoffpumpe Feststoffpumpe Stehender Reaktor Transport durch Gaseinpressung Rezirkulat (gegen s) Trennwand Kurzschluss Biogaseinpressung Gärrest zur Nachbehandlung

11 Diskontinuierliche Batch -Trockenfermentation (1) Einphasig und einstufig Trockenfermenter mit Wandheizung Prozesswasserzuführung Substrathaufwerk Sickerwasserfassung Brauchwasser Überschusswasser Einphasig und zweistufig Trockenfermenter mit Drainagesystem Prozesswasserzuführung Substrathaufwerk Perkolatrückführung Prozesswasservorlage Flüssigkeits- Fermenter mit Heizungssystem Brauchwasser Überschusswasser GICON 11

12 Diskontinuierliche Batch -Trockenfermentation (2) Zweiphasig und zweistufig : GICON Hydrolysereaktor mit Drainagesystem Prozesswasserzuführung Substrathaufwerk WT Brauchwasser Überschusswasser Methanreaktor (Kombi-) Speicher Füllkörper Gärflüs- Perkolat sigkeit Perkolatrückführung WT Ansatz: - Getrennte Regelung von Hydrolyse und Methanisierung, dadurch: Optimale Milieubedingungen für unterschiedliche Bakterien - Nur Hydrolyse im Feststoffreaktor, Animpfung nicht vorgesehen - Methanisierung im Hochleistungsreaktor, dadurch: Steuerbarkeit der Biogasproduktion Deutlich höherer Methangehalt im Biogas GICON 12

13 GICON-Biogas-Verfahren Schema Perkolation Perkolatrücklauf Steuerung oder Regelung der Methanproduktion Biogas % CH 4 Perkolation Hydrolysat Füllkörper Methanreaktoren mehrere Perkolatoren im Garagenverfahren Perkolat = Hydrolysat Rücklauf Flüssig- Abprodukt Festes Abprodukt zur Kompostierung Hydrolysatbehälter - Zwischenspeicher - Belüftungs- und Schönungsbecken Stufe 1: Hydrolyse Abwasser, Flüssigdünger oder Eindampfung und Düngerproduktion Schlamm Stufe 2: Methanbildung

14 Vorteile des GICON-Biogasverfahrens Steuerbarkeit der Biogasproduktion sowohl im Stundenbereich (Speichermedium Perkolat) als auch im Tagesbereich (Speichermedium Substrat) möglich Abschalten der Substratzugabe in den Methanreaktor Abschalten der Substratzugabe in den Methanreaktor Schnelles Zuschalten der Substratzugabe in den Methanreaktor Langsames Zuschalten der Substratzugabe in den Methanreaktor Versuchszeit [h]

15 Vorteile des GICON-Biogasverfahrens Hohe Flexibilität gegenüber veränderter Qualität der Einsatzstoffe (saisonbedingte Anpassung an Substratangebot möglich). Störstoffe gut beherrschbar. Einsatzmaterial Waste 1 (störstoffreicher Bioabfall ohne Vorzerkleinerung) für Testvergärung im Großtechnikum Cottbus

16 Bioabfall/Restmüll (störstoffreich) Waste 2 (rot): gut zerkleinert, vor Eintrag ca. 2 Tage Transport / Zwischenlagerung Waste 3 (grün): mäßig zerkleinert, vor Eintrag ca. 5 7 Tage Transport / Zwischenlagerung Waste 1 (blau): störstoffreich, unzerkleinert, vor Eintrag ca. 2 Tage Transport / Zwischenlagerung Einfluss der Bioabfallvorbehandlung b auf die Gasausbeuten Massereduzierung der organisch abbaubaren b Fraktion ca % innerhalb von 10 Tagen bei guter Vorbehandlung (z. B. Waste 2)

17 VERFAHRENSSICHERHEIT DURCH SCHRITTWEISE AUSLEGUNG GICON-TECHNIKUM Gefördert mit Mitteln des Ministeriums für Wirtschaft des Landes Brandenburg und der EU.

18 GICON-Großtechnikum mit 60 kw- Pilotanlage in Cottbus Teilansicht mit Perkolator, Methanreaktor und dspeicher

19 GICON-Großtechnikum mit 60 kw- Pilotanlage in Cottbus Perkolator in Containerbauweise

20 Innovation durch Forschung Gegenwärtig 10 Forschungs- und Entwicklungsprojekte im Zusammenhang mit Biogastechnologie Nationale und internationale Forschungspartner

21 Forschung und Entwicklung Aufgabenstellungen im Zusammenhang mit Biogastechnologie für Restabfälle Voraufbereitung der Abfälle Beschickungslogistik g Sensorik zur Prozesssteuerung Ausschleusung von Wertstoffen und Schadstoffen

22 Referenzbeispiele GICON Verfahren Technische Daten: 250kW el und 290kW th erste Netzeinspeisung: seit Ende 2008 Nennlast Gesamtansicht der fertig gestellten 250 kw-anlage Schöllnitz

23 Referenzbeispiele GICON Verfahren Produktions- und Servicezentrum Cottbus Gefördert mit Mitteln des Ministeriums i i für Wirtschaft des Landes Brandenburg und der EU.

24 Man muss Neues machen, um Neues zu sehen. Georg Christoph Lichtenberg