AVA-CO2 Schweiz AG LAV Fachtagung Planung und Vision Klärschlammverwertung ab 2015 LAV Landwirtschaftliches Verarbeitungszentrum Markranstädt GmbH Markranstädt 15.05.2014 1 1
Veröffentlichung 27.11.2013 Deutschlands Zukunft gestalten Koalitionsvertrag zwischen CDU, CSU und SPD 18. Legislaturperiode Seite 120: Gewässer- und Meeresschutz Der Schutz der Gewässer vor Nährstoffeinträgen sowie Schadstoffen soll verstärkt und rechtlich so gestaltet werden, dass Fehlentwicklungen korrigiert werden. Wir werden die Klärschlammausbringung zu Düngezwecken beenden und Phosphor und andere Nährstoffe zurückgewinnen. Die bundeseinheitliche Regelung des Umgangs mit wassergefährdenden Stoffen wird zügig umgesetzt. Wir werden eine Novelle des Bergrechts unter dem Aspekt des Gewässerschutzes und die Grundlagen für eine unterirdische Raumplanung anstreben. 15. Mai 2014, LAV Fachtagung Planung und Vision Klärschlammverwertung ab 2015, Markranstedt 2
EUWID Ausgabe 16. 2014 Phosphorrückgewinnung nicht in Abwasserverordnung sondern in eigener Verordnung Das Bundeskabinett hat in der vergangenen Woche die Verordnung zur Änderung der Abwasserverordnung, des Abwasserabgabegesetztes und der Rohrfernleitungsverordnung beschlossen. Laut Bundesumweltministerium enthält die novellierte Verordnung keine Vorgabe zur Phosphorrückgewinnung. Phosphor muss also nicht bereits in der Kläranlage zurückgewonnen werden. Phosphorrückgewinnung wird in einer eigenen Verordnung aufgegriffen, die sich bereits in Vorbereitung befindet, so das Ministerium. Dr. Helge Wendenburg, Ministerialdirektor, Leiter der Abteilung Wasserwirtschaft und Ressourcenschutz, machte auf der IFAT 2014 in München deutlich, dass die Phosphor- Rückgewinnung bereits 2015 in der Klärschlamm- und/oder Phosphorverordnung gesetzlich vorgeschrieben wird. 15. Mai 2014, LAV Fachtagung Planung und Vision Klärschlammverwertung ab 2015, Markranstedt 3
BEDARFSSITUATION These: Bedarf es nachhaltige thermische Kapazitäten? Wie sind die idealen Voraussetzungen dafür? Zeitnahe Realisierung der Kapazitäten (Kurze Genehmigungszeiträume) Dezentrale hocheffiziente Verarbeitung/Entwässerung (Zur Vermeidung von langen Transportwegen) Bevölkerungsakzeptanz (Niedrigste Umweltbelastung) Nachhaltigkeitsprinzip (Nutzung von thermischer Energie) Phosphorrückgewinnung optional möglich Optimierung bestehender Kapazitäten Wirtschaftlich Kann HTC hier einen Beitrag liefern? 15. Mai 2014, LAV Fachtagung Planung und Vision Klärschlammverwertung ab 2015, Markranstedt 4
FIRMENSTRUKTUR DER AVA-GRUPPE SCHWEIZ DEUTSCHLAND AVA-CO2 Schweiz AG (100 %) Verwaltungsrat: P. Achermann / J. Vyskocil B. Anderer / O. Willimann Firmennummer: CH-170.3.033.888-9 Gründungsdatum: 28.10.2009 Aktienkapital: CHF 1, 5 Mio AVA Biochem BSL AG (50 %) Produktion + Vertrieb von Biochemikalien Verwaltungsrat: P. Achermann / J. Vyskocil Firmennummer: CH-280.3.015.361-6 Gründungsdatum: 22.12.2011 Aktienkapital: CHF 0,1 Mio AVA-CO2 Forschung GmbH (100 %) Forschung + Entwicklung Geschäftsführer: S. Kusche Firmennummer: HRB 709170 Gründungsdatum: 20.04.2010 AVA Energy Baden- Württemberg GmbH (100 %) Betriebsgesellschaft HTC-Anlagen Geschäftsführer: R. König Firmennummer: HRB 713421 Gründungsdatum: 20.12.2011 5 5
EINE KURZE GESCHICHTE DER HTC Nobelpreis Bergius 1931 Kyoto- Protokoll 1997 HTC-0 100+ Biomassen 2010 1 000 Betriebsstunden EU-Projekt X-Gate Besuch Bundesumwelt- Minister HTC-1 2012 Phosphorabscheidung Genehmigungsplanung Eschbach 2014 1979 2009 2011 2013 2. Ölkrise Gründung AVA-CO2 Kooperation KIT Patentanmeldung Prozesswasser ZHAW/BAFU Studie I HTC-Studie Senat Berlin ZHAW/BAFU Studie II 1931 Zukunft 15. Mai 2014, LAV Fachtagung Planung und Vision Klärschlammverwertung ab 2015, Markranstedt 6
NATÜRLICHER PROZESS UND DIE PRODUKTE Natürlicher Prozess Biokohle Biochar Abfallverwertung Der Prozess ist der Entstehung von Kohle sehr ähnlich und funktioniert im Prinzip wie ein Dampfkochtopf. HTC ist also eine Art «Schnell-Verkohlung» bei welcher unter Druck und Hitze, das Wasser aus den Kohlehydraten der Biomasse abgespaltet wird. Übrig bleibt nur Biokohle und Wasser. Die hydrothermale Carbonisierung kann unterschiedlichste Arten von Biomassen innerhalb weniger Stunden in eine hochwertige, CO 2 -neutrale Biokohle mit bis zu 30 Giga Joule pro Tonne Energiegehalt umwandeln. (Braunkohlestaub hat ca. 20 GJ/t) Alternativ kann mit dem HTC-Verfahren auch Biochar erzeugt werden. Ein humusähnliches Produkt, das zur landwirtschaftlichen Bodenverbesserung und zur CO 2 - Speicherung eingesetzt wird. Biogene Abfallstoffe werden effizient verwertet und auch in Biokohle umgewandelt. Das Endprodukt ist zudem steril, da Bakterien und andere unerwünschte Substanzen (z.b. Hormone, etc.) im HTC-Prozess eliminiert werden. 15. Mai 2014, LAV Fachtagung Planung und Vision Klärschlammverwertung ab 2015, Markranstedt 7
HYDROTHERMALE CARBONISIERUNG (HTC) IN 10 SEKUNDEN Biokohle ist gespeicherte Sonnenenergie! Wozu die Natur Jahrmillionen brauchte, das schafft AVA-CO2 innerhalb von wenigen Stunden; die Herstellung von Kohle CO2-neutraler Biokohle mit einem Energiegehalt von Steinkohle um genau zu sein. Das Dampfkochtopf-Prinzip Der clevere Prozess der hydrothermalen Carbonisierung (HTC), welchen wir nutzen, gleicht dem Prinzip des Dampfkochtopfs. Bei 230 Grad Celsius und 20 bar Druck werden unterschiedlichste Arten von Biomassen in 2-4 Stunden zu Biokohle umgewandelt. Übrig bleibt am Ende eine hochwertige, speicherbare Biokohle sowie düngemittelfähiges Prozesswasser sonst nichts. Als weltweit erstes Unternehmen hat AVA-CO2 die hydrothermalen Carbonisierung im Jahr 2010 im industriellen Massstab umgesetzt. 15. Mai 2014, LAV Fachtagung Planung und Vision Klärschlammverwertung ab 2015, Markranstedt 8
ENTSORGUNG MIT HTC HTC ist bestens geeignet um unterschiedlichen Abfallströme in Energie umzuwandeln Abfallströme wie Klärschlamm, Biotonne oder auch Windeln stellen ein beträchtliches Potenzial dar und sind für die Verarbeitung mit HTC geeignet. Dank der anfallenden Entsorgungsgebühren für diese Biomassen lassen sich ausgezeichnete Renditen erwirtschaften. Kommunale Klärschlämme Ausgewählte Industrielle Schlämme Biotonne Organische Abfälle aus Schlachthäusern Windeln 15. Mai 2014, LAV Fachtagung Planung und Vision Klärschlammverwertung ab 2015, Markranstedt 9
HTC Verfahrensprinzip 9 10 11 1 3 6 8 12 4 2 5 1 Biomasse Aufbereitung 9 Dampfrecycling 2 Biomasse Eintrag 10 Wärmerückgewinnung 3 Mixingtank 11 Produkt- & Wasserseparierung 4 Dampfgenerator 12 Trocknung 5 Transfer und Dampfeinspeisung 13 Kohlekonfektionierung 6 HTC Reaktoren 14 AVA cleancoal Logistik 7 Kohleschlamm Ablass 15 Prozesswasser Vorbehandlung 8 Dampfdruckentspannung 16 Prozesswasser Endbehandlung 7 13 14 15 16 15. Mai 2014, LAV Fachtagung Planung und Vision Klärschlammverwertung ab 2015, Markranstedt 10
HTC-0 IN KARLSRUHE Pilotanlage K3-335 Industrieanlage HTC-0 15. Mai 2014, LAV Fachtagung Planung und Vision Klärschlammverwertung ab 2015, Markranstedt 11
HTC-1 IN RELZOW 15. Mai 2014, LAV Fachtagung Planung und Vision Klärschlammverwertung ab 2015, Markranstedt 12
Referenzen 15. Mai 2014, LAV Fachtagung Planung und Vision Klärschlammverwertung ab 2015, Markranstedt 13
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BESTE INDUSTRIELLE UMSETZUNG AVA-CO2 hat einen proprietären und innovativen Multi-Batch Prozess für die HTC entwickelt. Die Multi-Batch-Prozessführung vereint die Vorteile des Batch Prozesses mit den Vorteilen einer kontinuierlichen Prozessgestaltung. Beste Entwässerung auf bis zu 75% TR (Mechanisch) Netto-Energie-Effizienz von über 70% Kohlenstoff-Effizienz von über 90% Vollkarbonisierung mit Brennwerten aus Klärschlamm von bis zu 21 GJ/t (90%TR Mahltrocknung) Rückführung des Prozesswasser in die Biokohle-Produktion Vollständige Aufbereitung des Prozesswassers unter Einhaltung der Einleitsatzungen 15. Mai 2014, LAV Fachtagung Planung und Vision Klärschlammverwertung ab 2015, Markranstedt 16
SIMPLE ENERGIEBILANZ 15. Mai 2014, LAV Fachtagung Planung und Vision Klärschlammverwertung ab 2015, Markranstedt 17
Wirtschaftlichkeit Wirtschaftlichkeitsbetrachtung Grundvoraussetzung: AVA-CO2 finanziert und betreibt die Anlage HTC-Anlage zur vollständigen Verarbeitung von ca. 80.000 Tonnen MEKS Klärschlamm (TR 25 %, Klärschlamm im Sinne der Klärschlammverordnung). Die Werte werden standortabhängig variieren: Investitionskosten: 8 bis 12 Mio. Euro Jährliche Betriebskosten: 2,8 bis 3,8 Mio. Euro (ca. 50% Dampfenergie) Amortisationsdauer/ Pay-off-Periode: 5 bis 8 Jahre Entsorgungsgebühr frei HTC-Anlag: 45 bis 55 Euro/Tonne MEKS 25 % Phosphorabscheidung noch nicht berücksichtigt Klärschlamm Kohle wird auf BKS 75%TR abgegeben Vollständige Verarbeitung des Prozesswassers 15. Mai 2014, LAV Fachtagung Planung und Vision Klärschlammverwertung ab 2015, Markranstedt 18
AVA-CO2 Vermarktung der AVA cleancoal Grossfeuerungsanlagen Spezielle Staubbrenner Stahlwerke CO2-neutrale Kraftwerke Entsorgungsanlagen Abnehmer sind hier Asphaltwerke, Zementwerke, Steinkohlekraftwerke, und Braunkohlekraftwerke, deren Feuerungsanlage mit der AVA cleancoal kompatible sind Bedingt durch die speziellen Eigenschaften der AVA cleancoal sind nach aktuellen Erkenntnissen Staubbrenner besonders geeignet. Dieser Brennertyp wird in vielen Segmenten der Industrie eingesetzt. AVA cleancoal hat sich in Stahlwerken als besonders geeignet erwiesen, da es im Elektrolichtbogenofen die Reaktionszeit deutlich verkürzt. Auch ist ein spezieller Designerpellet einsetzbar. Viele regionale Energieversorger setzen freiwillig auf erneuerbare Energie. Hochwertige alternative Brennstoffe erfahren damit eine Aufwertung. Biogene Brennstoffe, die das Abfallende nicht erreicht haben und die eine signifikante Belastung mit z.b. Schwermetallen aufweisen, werden als Energieträger Entsorgungsanlagen zugeführt. 15. Mai 2014, LAV Fachtagung Planung und Vision Klärschlammverwertung ab 2015, Markranstedt 19
PROZESSWASSER Im HTC-Prozess führen chemischen Reaktionsketten wie Kondensation und Polymerisation zu einer Ausfällung von HTC-Kohle aus den gelösten Verbindungen. Im verbleibenden Prozesswasser sind je nach Ausgangssubstrat unterschiedliche Konzentrationen von gelösten organischen Komponenten (DOC und sogenannten Dead End Verbindungen inkl. refraktäre Kohlenstoffverbindungen), gelösten anorganischen Salzen und Stichstoffverbindungen aus der Organik. Das patentierte Prozesswasser Aufbereitungskonzept der AVA-CO2 beinhaltet: 1. Membranfiltration: Abtrennung der DOC-Verbindungen von den Dead-Ends (Essigsäure & Äquivalente) und Rückführung sämtlicher Stoffe in den HTC-Prozess. 2. UO und MBR: Konzentration und Eliminierung der Dead-Ends durch (an)aerobe Fermentation (Rückführung des Faulschlamms in die HTC). 3. Ionentauscher/Stripping: Abtrennung des Stickstoffs zur Gewinnung von Dünger. 4. Einleitung des vorgereinigten Abwassers in die Kanalisation (Einleitfähig, KA aber als Polizeifilter) Der Vorreinigungsgrad ist abhängig von Kläranlage 15. Mai 2014, LAV Fachtagung Planung und Vision Klärschlammverwertung ab 2015, Markranstedt 20
BEDARFSSITUATION These: Bedarf es nachhaltige thermische Kapazitäten? Wie sind die idealen Voraussetzungen dafür? Zeitnahe Realisierung der Kapazitäten (Kurze Genehmigungszeiträume) Bisherige Erfahrung ca. 1 Jahr Dezentrale hocheffiziente Verarbeitung/Entwässerung Hocheffiziente Entwässerung aber keine Dezentrale Verarbeitung Bevölkerungsakzeptanz (Niedrigste Umweltbelastung) Bisher sehr positive Erfahrung Nachhaltigkeitsprinzip (Nutzung von thermischer Energie) Einsatz der Kohle spart fossile Energieträger ein Phosphorrückgewinnung optional möglich Noch nicht öffentlich bewiesen, optional aber möglich Optimierung bestehender Kapazitäten Brennstoff auch an Mono/Mittverbrennungseinrichtungen beliebt Wirtschaftlich für: Attraktives Modell direkt für Kommunen Entsorgungsfachbetriebe im Zusammenhang mit Phosphor Rückgewinnung 15. Mai 2014, LAV Fachtagung Planung und Vision Klärschlammverwertung ab 2015, Markranstedt 21
UNSERE FORSCHUNGSPROJEKTE AVA-CO2 ist an mehreren internationalen Forschungsprojekten beteiligt. Dabei sind insbesondere X-GATE und BioBoost zu erwähnen. X-GATE AVA-CO2 leitet das EU-Projekt X-GATE mit 6 internationalen Partnern aus Forschung und Industrie. Das Projekt hat das Ziel effiziente Technologien für die Vergasung von Biomasse und/oder Biokohle zu entwickeln und marktfähig zu machen. BioBoost AVA-CO2 beteiligt sich zusammen mit dem KIT an einem international Projekt mit 12 Partnern aus Forschung und Industrie um neue, effizientere Technologien zur Umwandlung von Biomasse in erneuerbare Energie zu untersuchen (Development of new or improved sustainable bioenergy). 15. Mai 2014, LAV Fachtagung Planung und Vision Klärschlammverwertung ab 2015, Markranstedt 22
UNSERE FORSCHUNGS-KOOPERATIONEN AVA-CO2 ist stolz aus seine Forschungs-Kooperationen mit führenden Instituten und Hochschulen. Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften (ZHAW) AVA-CO2 erforscht im Auftrag des Bundesamtes für Umwelt (BAFU) und in enger Kooperation mit der ZHAW die Karbonisierung von Klärschlamm. Eine erste Machbarkeitsstudie hat die Vorteil der HTC gegenüber der thermischen Trocknung deutlich aufgezeigt. Karlsruhe Institut für Technologie (KIT) Das KIT ist eine der renommiertesten Hochschulen in Deutschland und führend bei der Erforschung der HTC. Die enge Kooperation fokussiert sich auch die Kinetik und Prozessverbesserungen bei der HTC. Fraunhofer Institute IGB Stuttgart Das Fraunhofer Institut hat insbesondere in der Kombination Biogas und HTC grosse Synergieeffekte aufgezeigt. Dieser Bereich wird daher intensiv mit dem IGB Stuttgart analysiert. 15. Mai 2014, LAV Fachtagung Planung und Vision Klärschlammverwertung ab 2015, Markranstedt 23
UNSERE MITGLIEDSCHAFTEN AVA-CO2 ist in diversen Organisation aktiv vertreten um direkt Einfluss auf die politischen Rahmenbedingungen für die HTC-Technologie zu nehmen OSEC AVA-CO2 ist Mitglied der OSEC der offiziellen Aussenhandelsorganisation der Schweiz. Die OSEC verfügt über beste Kontakt im Ausland und unterstützt mit lokalen Büros die Suche nach lokalen Kunden und Partnern. swiss cleantech AVA-CO2 ist ebenfalls Mitglied von swiss cleantech. Der Verband fördert die Anliegen seiner Mitglieder auf politischer Ebene und sorgt für gute Rahmenbedingungen für die Cleantech Industrie. BV-HTC AVA-CO2 ist Gründungsmitglied des Bundesverbandes Hydrothermale Carbonisierung (BV-HTC). Der Verband hat die Aufgabe für die HTC-Kohle den End-of-Waste Status sowie die Zulassung als Regelbrennstoff zu erreichen. AVA-CO2 ist im Vorstand des Verbandes vertreten. 15. Mai 2014, LAV Fachtagung Planung und Vision Klärschlammverwertung ab 2015, Markranstedt 24
UNSERE PARTNER AVA-CO2 hat kompetenten Partner um die Technologie schnell und erfolgreich in den Markt zu bringen. Royal Haskoning Royal Haskoning ist eine der weltweit führenden Engineering-Firmen. Dieser Partner unterstützt unsere eigenen erfahrenen Spezialisten bei der Planung und Umsetzung von HTC-Projekten. CEEI CEEI ist eine Engineering-Firma mit Sitz in Prag, welche heute international in der Planung von Nuklearen-Endlagern tätig ist. Die Firma hat sich 2012 entschieden ein zweites Standbein in Bereich erneuerbare Energien zu eröffnen. Die Firma ist seit Anfang 2013 exklusiver Vertriebspartner der AVA- CO2 für die Märke Tschechische Republik und Slowakei. 15. Mai 2014, LAV Fachtagung Planung und Vision Klärschlammverwertung ab 2015, Markranstedt 25
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! AVA-CO2 Schweiz AG Söhnke Neumann, CSO Vertrauliche Information / AVA-CO2 26 26