Biogas und Gärrestbehandlung

Die Kombination von industrieller Biogasproduktion und der ENTEX Gärrestaufbereitung eröffnet neue Möglichkeiten zur nachhaltigen Energieversorgung von Industrieanalgen und Wohnquartieren.

  • Durch den Einsatz von Biomassereststoffen (Abfällen) wird die gewonnene Energie preiswert.
  • Das hergestellte Biomethan hat Erdgasqualität und läßt sich sowohl für Heizzwecke als auch zur Generierung von elektrischem Strom nutzen.
  • Die Emissionslage verbessert sich, wenn fossile Brennstoffe wie Kohle durch Biomethan ersetzt werden.
  • Der Einsatz schlanker Biogasreaktoren verschlingt erheblich weniger Platz als herkömliche Biogasanlagen bzw. ermöglichen erst die industrielle Biogasproduktion.
  • Durch den Einsatz einer Gärrestaufbereitung gehen sonstige Emissionen gegen Null.
  • Die Biogaserzeugung kann bei Nutzung eines Gasnetzes auch weit entfernt von der Gasnutzung stehen.
  • Auch die Bioabfallaufbereitung kann ausserhalb des Biogasanlage erfolgen.

Wenn sie an einer ökonomischen Alternative zum Einsatz von fossilen Brennstoffen interessiert sind sprechen sie uns an.

Im Folgenden wird das Konzept technisch näher beschrieben:


 

Die breite Anwendung der Abfallvergärung stößt auf Hindernisse, nicht zuletzt wegen der Aufarbeitung der Gärreste. Anders als bei Biogasanlagen die nachwachsende Biomasse einsetzen (NAWARO-Anlagen) können die anfallenden Gärreste wegen ihres möglichen Schadstoffpotentials in den meisten Fällen nicht landwirtschaftlich genutzt bzw. ausgebracht werden.

No GO Grrest 01

Einen Weg aus dieser Situation weisen hydrothermale Verfahren, da diese in der Lage sind die Gärreste abzubauen oder umzuwandeln in Produkte mit wirtschaftlichem Nutzen.

Als hydrothermale Verfahren wollen wir, die ENTEX Gruppe, Verfahren verstanden wissen, die unter erhöhtem Druck und Temperatur arbeiten.

Zielsetzung ist es, durch die Anwendung hydrothermaler Verfahren den Gärrest zu mineralisieren, das heißt zu möglichst kleinen molekularen Bruchstücken abzubauen, wie beispielsweise CH4 , CO2, H2O und so weiter.

Zellabbau 01.de 

Anorganische Schadstoffe können je nach Verfahrensvariante ebenfalls ausgeschleust werden, entweder verfahrensbedingt physikalisch oder aber durch chemische Zusätze, die als "Moderatoren" im Prozess zugegeben werden.

Im ersten Augenblick mag die Tatsache abschrecken, dass bei diesen Verfahren erhöhte Drücke oder Temperaturen angewendet werden müssen – das ist aber nur die halbe Wahrheit.

Am einfachsten lässt sich das erklären, wenn wir uns einen Vorgang vorstellen den wir aus unserm täglichen Leben kennen, - das Anzünden einer Kerze. Der Vergleich hinkt, ist aber doch instruktiv. Wenn wir ein Feuerzeug oder Streichholz an den Docht einer Kerze halten wird schließlich die Temperatur überschritten bei der der Brennstoff Wachs, konkret die flüchtigen Stoffe im Wachs, sich entzünden. Von da an unterhält die freiwerdende Energie die Reaktion selbst, solange bis die Kerze heruntergebrannt ist oder wir dem romantischen Licht ein Ende bereiten.

Allen hydrothermalen Verfahren gemeinsam ist, dass durch die eingangs beschriebenen höheren Temperaturen und Drücke, ähnlich wie bei Verbrennungs- und Vergasungs-Reaktionen, Moleküle zerkleinert werden. Diese können dann entweder mit von außen zugeführten Sauerstoffträgern reagieren oder aber Begleitmoleküle als Sauerstoffspender nutzen.

Es ist nicht ausgeschlossen, dass einmal in Gang gesetzt sich dieser Prozess selbst unterhält.

Aktivierungsenergie 01

Das geschieht auf engem Raum im Autoklaven der Anlage. Anders als im Gasraum begegnen sich die miteinander reagierenden Moleküle auf engem Raum, also mit einer hohen Reaktionsdichte. Schädlich Abgase werden nicht freigesetzt, auch das ist ein wesentlicher Unterschied zu den uns bekannten thermischen Verfahren.

Wird die Aktivierungswärme durch die Abwärme von BHKWs oder Turbinen bereitgestellt, so erhalten wir eine kosteneffiziente Technologie um Lebensmittelabfälle zur Biogasnutzung heranzuziehen und gleichzeitig jegliche Hygienebedenken auszuräumen. Die Verwertungsanlage arbeitet dabei annährend emissionsfrei.


 

Kombiniert man diese Technologie mit dem UDR Hochleistungs-Festbettfermenter werden Anwendungen zur dezentralen Energieversorgung in Industriestandorten oder von Stadtteilen möglich. Diese Generation von Fermenter liefert die hierzu notwendige Durchsatzleistung. Abgesehen davon, dass sich am Standort solcher Anlagen noch weitere Wertschöpfungsmöglichkeiten ergeben.

Beim UDR-Fermenter unseres Verfahrenspartners Röring–Energiesysteme werden die biologisch aktiven Mikroorganismen fixiert. Die Substrate werden am Boden des Fermenters eingetragen und langsam durch das Festbett durchgeschleust. Dabei werden die Mikroorganismen keinen Scherkräften durch Rühren ausgesetzt. Die symbiotisch interagierenden Mikroorganismen können so hochwirksam die organischen Substrate zersetzen und zu Methan umsetzen.

Das aufschwemmende nicht umgesetzte Substratmaterial wird am Überlauf des Reaktors dem Reflow-System zugeführt und wird sukzessive im Upflow-Reaktor eingespeist. Die fragmentierten organischen Moleküle gelangen in den Downflow-Reaktor, wo sie weiter zu Methan umgesetzt werden. An dem Ausschleusungspunkt dieses Reaktor gelangt somit ein Gärrest, der eine geringe Restaktivität besitzt, was sich nicht zuletzt über die bereits ermittelten Restsäurekonzentrationen dokumentieren lässt.

Diese Verfahrensweise ermöglicht eine sehr hohe Raumbelastung und einen effizienten Abbau der vergärbaren Inhaltsstoffe. Die neue Generation Fermenter bildet technologisch den Verdauungstrakt der Wiederkäuer wieder. Mit Verweilzeiten von 5 Tagen gegenüber 60 oder 100 Tagen im klassischen Rührkesselfermenter ist der UDR-Festbettfermenter die notwendige Ergänzung im Verfahren. Es ergeben sich aber auch noch andere Wertschöpfungsmöglichkeiten.


 

Diese Verfahrenskombination passt perfekt ins ENTEX Konzept um industriell eingesetzt zu werden. Damit ist ein weiterer Schritt in Richtung zur emissionsfreien Fabrik möglich. Unnötig zu sagen, dass die geschilderte Verfahrensvariante von volkswirtschaftlichem Interesse ist.

Die Einzeltechnologien haben ihre Bewährungsprobe bereits bestanden!

Hydrothermale Technologien haben ihre Leistungsfähigkeit, insbesondere bei der schadlosen Beseitigung und Verwertung von chemischen Abfällen, unter Beweis gestellt. Der Sonderapparatebau der ENTEX-Gruppe, die GESA GmbH, realisiert derartige Anlagen und weitere Aggregate zur Biogasnutzung.

Hydrothermale Technologien haben ihre Leistungsfähigkeit, insbesondere bei der schadlosen Beseitigung und Verwertung von chemischen Abfällen, unter Beweis gestellt. Der Sonderapparatebau der ENTEX-Gruppe, die GESA GmbH, realisiert derartige Anlagen und weitere Aggregate zur Biogasnutzung.

Die NEUEN UDR-Hochleistungs-Fermenter werden schon heute mit Leistungsgarantie im landwirtschaftlichen Bereich vertrieben und überraschen mit immer neuen Leistungsangaben die 20 – 50 % über denen traditioneller Rührkesselfermenter liegen.

NEU ist die Kombination dieser Technologien zur energieeffizienten Verwertung im Bereich der Lebensmitteltechnologie, speziell bei der Verwertung von Schlachthausabfällen.

Diese Anlagen haben ihre Bewährungsprobe bei der Zersetzung von petrochemischen Abfällen unter Beweis gestellt. Zurzeit sind wir dabei in Demoprojekten diese Technologien auf problematische Lebensmittelreste zu adaptieren.

Emissiosfreie Fabrik

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Biogas und Gärrestbehandlung-1

ENTEX ist kein Biogasanlagenbauern, nutzt aber einen neuen Typ von Biogasreaktoren der sich deutlich unterscheidet von den großen Töpfen in denen das Substrat tagelang umgewälzt wird. Dies ermöglicht die industrielle Produktion von Gas auf Basis von Biomasse.

Mit der ENTEX Aufbereitung wird der Gärrest behandelt und so eine Ausbringung auf Kulturflächen vermeiden. Aber auch eine ganz andere Palette von Nutzungen schließen sich hier an.

Biogas und Grrest Behandlung V3 de


 

Der angesprochene Kompakt-Fermenter ist als Festbettreaktor ausgelegt und gewährleistet dadurch optimale Bedingungen für die Mikroorganismen. Damit verlässt die Vergärungstechnologie nun endgültig den Weg der empirischen Verfahrensführung (try and error).

Die Ausbeute an Gas pro Fermentervolumen erhöht sich drastisch. Oder anders ausgedrückt, das notwendige Reaktorvolumen reduziert sich um minimal Faktor 20! Außerdem verkürzt sich die Verweilzeit von beispielsweise 20 auf 5 Tage.

Die kompakte Bauweise und die spezielle Reaktionsführung reduzieren den Eigenenergieverbrauch auf einen Bruchteil gewöhnlicher Biogasanlagen.

Die Fermentereinheiten lassen sich vormontieren und so schnell aufstellen.

Die Biogasproduktion ist also die Methode der Wahl, wenn ein hoher Anteil der Biomasse anaerob zersetzbar ist. Ist dies nicht der Fall oder verhindern toxische oder andere Inhaltsstoffe die zeitnahe mikrobielle Reaktion sind hydrothermale Verfahren eine Alternative.


Die Kombination der Technologien kann nochmals an einer konkreten Projketskitze für ein Projekt in Kanada gezeigt werden.

 Emissiosfreie Fabrik

Wie man sieht sind auch Standortübergreifende Branchenlösungen möglich. Dies wird immer dann einteressant wenn alternativ die Entsorgung nur über zuzahlung realsisiert werden kann.

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Vergasung

Die Vergasung eröffnet den Weg unterschiedlichste organische Substanzen in die Bausteine Wasserstoff und Kohlenmonoxid zu zerlegen. Diese Gasmischung, auch Synthesegas genannt, kann zur stofflichen Nutzung herangezogen werden. Die chemische Umsetzung zu Grundchemikalien wie SNG (synthetisches Erdgas), Methanol oder Kohlenwasserstoffen sind weitere Perspektiven der Verknappung von fossilen Energieträgern zu begegnen.

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So wird schon heute Methanol durch die Vergasung von Abfällen gewonnen.

Aufgereinigter Wasserstoff kann außerdem in Brennstoffzellen mit Sauerstoff umgesetzt werden, wobei mit sehr hohem Wirkungsgrad elektrischer Strom gewonnen wird. Synthesegas liefert, im einfachsten Fall, durch eine nachgeschaltete thermische Nutzung Wärme und ggf. Kälte.

Bei der thermischen Nutzung ist die Vergasung eine interessante Alternative zur Verbrennung. So lässt sich speziell bei der von der ENTEX entwickelten Hochtemperaturvergasung der Abgasstrom minimieren bzw. die Bildung diverser Schadstoffe (Dioxine, Stickoxide) durch den reduktiven Prozess unterdrücken.

Die Vergasung funktioniert mit Biomassen oder organische Abfällen. Damit werden unsere organischen Abfallberge die Ölquellen der Zukunft, und selbst der Rückbau von Altdeponien kann sich als lohnend erweisen.

Voraussetzung ist eine Aufbereitungstechnologie, die alle für den Prozess schädlichen Bestandteile beseitigt und zu lagerfähigen und energiedichten Sekundärbrennstoffen führt. Das Aufbereitungsprinzip wird bei der ENTEX als ARLIS-Prinzip identifiziert. ENTEX bietet hierfür die passenden Aufbereitungskonzepte, die sich in der Praxis bewehrt haben, so dass schon heute Energiedeponien realisiert werden können.

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Ein so hergestellter Energieballen substituiert ca. 3 Fässer Öl.

 

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Abfallbehandlung Gestern und Heute

Abfallentsorgung gestern und in vielen Gegenden dieser Welt auch heute, heißt ablagern des ungeliebten Drecks in die Landschaft, ins Kiesloch, in die Wüste oder welcher Ort auch sonst noch dafür ausgesucht wird.

Dass damit das Problem beseitigt ist, ist eine Illusion. Der vermeindlich kostengünstige Weg der Entsorgung rächt sich durch Kontamination von Grundwasser und Luft (insbesondere mit der Freisetzung klimaschädlicher Gase wie Methan oder CO2).

Die Bilder von brennenden Deponien, Vögeln, die die Deponie bevölkern und damit schädliche Inhaltsstoffe und Krankheiten wieder zurück zur "Zivilisation" oder in die Umwelt bringen, sind auch noch im 21.Jahrhundert keine Geschichte.

Es geht aber auch anders. ENTEX hält Systeme vor, die über ein maximales Recycling, der biologischen Behandlung und thermischen Nutzung den Anteil der zu deponierenden inerten Abfallmengen (von denen keine Gefahr mehr für Mensch und Natur ausgeht) minimiert. ENTEX realisiert die nachsorge freie Deponie.

Diese Herangehensweise lohnt sich für die Volkswirtschaften, obwohl sie mit Kosten für die Installationen und Betrieb dieser Anlagen einhergeht.

  • Die Abfallwirtschaft schafft Arbeitsplätze,
  • reduziert den Verbrauch von Ressourcen (Recycling von Papier, Glas usw.),
  • reduziert die Kosten zur Energieerzeugung. Ein Beitrag der bei immer höher steigenden Preisen für fossile Brennstoffe nicht hoch genug eingeschätzt werden kann,
  • trägt zur Volksgesundheit bei.

Das als ARLIS Konzept bezeichnete Systempaket der ENTEX Gruppe kann den jeweiligen landesspezifischen Gegebenheiten angepasst werden. Hierbei wird insbesondere dem jeweiligen finanziellen Rahmen Rechnung getragen.

Die ENTEX strebt Betreibermodelle mit lokalen öffentlichen Trägern (Public Private Partnership Projekte) oder Unternehmen an, um eine kontinuierliche Weiterentwicklung der Abfallbehandlung zu gewährleisten.

Mögliche ENTEX – Leistungen:

  • Entwicklung eines lokalen, landesspezifischen Sammelsystems (unter Berücksichtigung von schon vorhandenen ökonomischen Strukturen)
  • Die Schaffung von Aufbereitungszentren mit mechanischen und biologischen Behandlungsstufen.
  • Aufbereitung organischer Reststoffe zu lagerstabilen kompaktierten Energiedeponien – den Ölquellen der Zukunft!
  • Aufbau einer Energieversorgung auf der Basis von Abfall und Biomassen.
  • Die Gewinnung von Synthesegas, Methan und anderen Grundchemikalien durch Vergasung von Flüssigkeiten (SCWG Supercritical Water Gasification) und Feststoffen, beispielsweise durch die Hochtemperaturvergasung.
  • Das ENTEX System nutzen heißt: Wirtschaftskreisläufe zu schließen und zu einer nachhaltigen Abfall- und Energiewirtschaft zu kommen.
  • Die Deponie als Gefahrenpotenzial für Mensch und Natur mutiert zur Inertdeponie von der keine Gefahren mehr ausgehen – zur nachsorge freien Deponie.

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