Der Gebrauch von Pflanzenöl l als Kraftstoff mag heute unbedeutend sein. Aber derartige

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1 Der Gebrauch von Pflanzenöl l als Kraftstoff mag heute unbedeutend sein. Aber derartige Produkt können k im Laufe der Zeit ebenso wichtig werden wie Petroleum und diese Kohle-Teer Teer-Produkte von heute. Rudolf Diesel in seiner Patentschrift von 1912

2 Motivation Verknappung fossiler Ressourcen Umwelt- und Klimaverträglichkeit Nutzungsrivalität Gesetzliche Rahmenbedingungen Bioabfall ist ubiquitär vorhandene Kohlenstoffquelle

3 Projektarbeit zum Thema: Durchführung und Auswertung von Elutionsversuchen mit Bioabfall vor dem Hintergrund der Biokraftstoffproduktion

4 Inhaltsverzeichnis Versuchsdurchführung Analytik festgelegter Feststoffparameter Analytik festgelegter Eluatparameter Bewertung der Versuche Optimierungspotenzial

5 Versuchsdurchführung hrung Bioabfall aus häuslicher Getrenntsammlung Elution im Labormaßstab Prozessführung hinsichtlich: Elutionsdauer Wasser/ Feststoff-Verhältnis Kaskaden-Durchführung Chemische Analyse Feststoff Eluat Trocknung Vergärung Energieerzeugung (BHKW)

6 Feststoffparameter Wassergehalt Organische Trockensubstanz Aschegehalt Gesamter organischer Kohlenstoff Gesamter Kjeldahl Stickstoff Schwermetalle

7 Feststoffparameter Wassergehalt Anforderung für thermochemische Nutzung: Inputsubstrat mit 20 Gew.-% Repräsentativität: Ermittlung des Energiebedarfes für Trocknung Analytik-Auswertung: Verbleib in charakteristischen Grenzen (60-70 Gew.-%) Schwankung durch Inhomogenitäten Erhebliche Reduzierung des Wassergehaltes muss stattfinden

8 Feststoffparameter Organische Trockensubstanz Repräsentativität: Charakterisiert den energieliefernden Anteil der Biomasse Hohe ots-werte entsprechen gutem Vergasungspotenzial Analytik-Auswertung: Schwankungen im Bereich von Gew.-%TS ots beeinflusst durch Probenahme und Bebauungsstruktur Variationen haben geringen Auswirkungsgrad Vergasungspotenzial erkennbar

9 Feststoffparameter Aschegehalt Repräsentativität: Verschlackungsgefahr Entsorgungskosten Analytik-Auswertung: Schwankungen von 5-21 Gew.-%TS Innerhalb einer Probenahme kaum divergent Bis zu 3 mal höhere Ascheanteile wie herkömmliche Einsatzstoffe (z.b. Holz, Miscanthus) Hoher Toleranzbereich ist Vorraussetzung für thermochemische Nutzung

10 Feststoffparameter Gesamter organischer Kohlenstoff Repräsentativität: Grundbaustein für Energieträger Hohe Anteile erhöhen Ausnutzungsvermögen des Substrates für Energieerzeugung Analytik-Auswertung: Schwankungen im Bereich von Gew.-%TS Mindere C-Quelle im Vergleich zu Holz bedingt durch Auswaschung von Organikanteilen Elutionsvariation hat geringe bis keine Auswirkung auf TOC-Gehalt

11 Feststoffparameter Gesamter Kjeldahl Stickstoff Repräsentativität: Signifikanz für Stickoxid-Bildung Anlagenauslegung Analytik-Auswertung: Analyse-Ergebnisse im Bereich von 1-2 Gew.-%TS Kaum Divergenz zwischen Verfahrensvariation Keine Verfahrensbeeinflussung durch ausreichende Resistenz

12 Feststoffparameter Schwermetalle Repräsentativität: Blei und Cadmium Verflüchtigung bei thermischen Prozessen Auslegung der Rauchgasreinigung Analytik-Auswertung: Input Blei: 5-14 mg/kg TS Literatur: 43 mg/kg TS Input Cadmium: 0,06-0,3 mg/kg TS Literatur: 0,4 mg/kg TS Nur unwesentliche Konzentrationsunterschiede bezüglich Variationen Es erfolgt geringfügige Aufkonzentrierung bedingt durch Auswaschung von Organik

13 Eluatparameter Chemischer Sauerstoffbedarf Gelöster organischer Kohlenstoff Chlor Schwefel Phosphor Leitfähigkeit ph Schwermetalle

14 Eluatparameter Chemischer Sauerstoffbedarf CSB Repräsentativität: Summenparameter für oxidierbare Inhaltsstoffe Bestimmung von Qualität und Effizienz von Abbauvorgängen Bestimmung des theoretischem Gaspotenzials Analytik-Auswertung: Schwankungen von g/l Steigt mit zunehmender Elutionsdauer und Kaskadenschaltung Verdünnung führt zur Senkung des theorischen Gasertrags

15 Bewertung der Versuche Geringfügige Unterschiede bei eluierten Feststoffen Verlängerung der Elutionsdauer erhöht Auswaschgrad Organikanteile und C-Gehalte deuten auf weiterführende Nutzung hin Hohe Aschegehalte können zu Verschlackungsgefahr führen Hoher Wassergehalt nach Trocknung mittels Schleuder Verlängerung der Elutionsdauer erhöht Gasbildungspotenzial der Eluate Energetische Negativbilanzen bezüglich Trocknung der Feststoffe

16 Optimierungspotenzial Abtrennung von fester und flüssiger Phase maximieren Stoffübergangsfläche maximieren Saisonale und regionale Schwankungen differenziert betrachten Längere Probenahmezeit Chlor- und Schwefel-Bestimmungen für Feststoffe durchführen

17 Es gilt, dieses Szenario zu vermeiden!