Mehr Energie aus Bioabfall

Mehr Energie aus Bioabfall

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Klärschlamm, Bioabfälle, Stroh oder Tierexkremente werden immer mehr genutzt als Rohstofflieferanten für die Produktion von Elektrizität, Wärme und Gas. Mit der Entwicklung ihres "Biobatterie-Verfahrens" demonstrieren Forscher des deutschen Fraunhofer-Institutes, dass aus diesem Abfallmaterial noch mehr Energieprodukte gewonnen werden können. 

Die Energiegewinnung aus Abfallstoffen ist ein Forschungsthema, weltweit. (Siehe dazu auch den Artikel Benzin aus Holzabfällen vom 3.12.2014) Dabei geht es nicht nur um Basisentwicklungen sondern auch um die Steigerung von Effizienz und Ausbeute bestehender Verfahren. Beriets heute gibt es Tausende von grösseren und kleinen Biogas-Anlagen, mit denen auf der Basis organischen Stoffen Elektrizität und Wärme gewonnen wird. Alleine in Deutschland werden mit solchen Anlagen bereits 3,75 Gigawatt Strom erzeugt. 

Massive Effizienzsteigerungen bei Biogas-Anlagen

Am Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik ist es einem Team von Forscherinnen und Forschern gelungen, mit einem von ihm entwickelten "Biobatterie"-Verfahren die Effizienz der Biogasanlagen wesentlich zu steigern.

Die "Biobatterie" umfasst ein Konglomerat umweltfreundlicher Technologien wie Biogasanlagen, thermischen Speichern, Vergasern und Motoren zur Stromerzeugung. Das Herzstück des Konzepts ist das thermo-katalytische Reforming (TCR®). Damit werden Kohlenstoffe, Öl, Gas und Biokoks gewonnen. Das Ausgangsmaterial sind organisches Material wie Gärresten aus Biogasanlagen und der Bioethanolproduktion, industrielle Biomasseabfälle, Klärschlamm, Stroh, Holzresten oder Tierexkrementen. Dazu Forschungsleiter Professor Andreas Hornung: "Der besondere Vorteil der Biobatterie ist, dass wir eine Vielzahl von Ausgangsstoffen verwerten können, die sonst oft aufwändig entsorgt werden müssten".

Der Ablauf des Verfahrens

In einer Pilotanlage, die pro Stunde 30 Kilo Gärreste verwertet, wandern die Ausgangsstoffe zunächst durch eine Schleuse unter Sauerstoffausschluss in eine sich kontinuierlich drehende Schnecke. Dort wird das Material erhitzt und in Biokohle sowie flüchtige Dämpfe zerlegt. Die Dämpfe werden weiter erhitzt und dann wieder abgekühlt. Dabei kondensiert eine Flüssigkeit, die Bioöl und Prozesswasser enthält. Die Forscher trennen das hochwertige Öl ab, um es weiter zu nutzen. Das entstandene Gas wird gereinigt und aufgefangen.

Das Öl kann zum Beispiel zu Treibstoff verarbeitet oder in einem Blockheizkraftwerk – wie auch das Gas – für die Strom- und Wärmeerzeugung genutzt werden. Das abgetrennte Prozesswasser enthält zahlreiche biologisch abbaubare Kohlenstoffverbindungen und wird wieder in die Biogasanlage zurückgeführt, womit sich die Methanausbeute noch steigern lässt. Die mit dem Verfahren gewonnene Biokohle eignet sich zudem als Bodenverbesserer.

Nach Angaben von Professor Hornung wandelt die Anlage über 75 Prozent des Energie-Einsatzes in qualitativ hochwertige Energieträger um. Und der Wirkungsgrad lässt sich noch weiter steigern, wenn man mobile Latentwärmespeicher einsetzt. 

Auch schrittweiser Aufbau möglich

Für Betreiber finanziell interessant ist gemäss Hornung, dass für den Start keine hohen Anfangs-Investititonen notwendig sind, da sich das System stufenweise ausbauen lässt. Wirtschaftlichkeitsrechnungen bestätigen dies. Die Susteen Technologies GmbH, ein  aus dem Projekt hervorgegangenes Startup-Unternehmen, setzt das Konzept Biobatterie bereits gemeinsam mit Kooperationspartnern im In- und Ausland in grossen Pilotanlagen in die Praxis um. (mai/mgt)