präsentation im rahmen der „grünen woche“...

Vorstellung REVATEC – Verfahren

Präsentation im Rahmen der „Grünen Woche“ 2011

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1 Vorstellung REVATEC GmbH und REVATEC-Verfahren

2 Einsatzbereiche der Biokohlen

3 Offene Fragen & Forschungsbedarf

Agenda


Historie Tätigkeitsfelder

2007 wurde ein Forschungsauftrag der DBU an eineForschungsgemeinschaft der Fachhochschule Gießen–Friedberg und verschiedenen mittelständischenIndustriepartnern vergeben. Zielsetzung des Vorhabenwar, das Konzept der Hydrothermalen Carbonisierung(HTC) auf einen möglichen industriellen Einsatz hin zuuntersuchen sowie technische Entwicklungen abzuleitenund zu erproben

Die Firma wurde 2007 im Zuge eines DBU-Forschungs-auftrags als „HydroCarb GmbH & Co. KG“ gegründet

Die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten wurden imFrühjahr 2010 erfolgreich abgeschlossen. Die folgendenAktivitäten beschäftigten sich mit derWeiterentwicklung des HTC-Verfahrens

Anfang 2010 erfolgte eine Umgründung in dieHydroCarb GmbH im Zuge der Aufnahme neuerGesellschafter

Ab Januar 2011 Umbenennung in „REVATEC GmbH“

Die REVATEC befasst sich mit der Erforschung, derKonstruktion, der Errichtung und dem Betrieb vonAnlagen zur Hydrothermalen Carbonisierung (HTC) vonverschiedenen Biomassen

Kernkompetenzen der REVATEC sind

die theoretische Auslegung,

die anlagenspezifische Konzeptionierung derrelevanten Komponenten sowie

die Betriebsführung von HTC-Anlagen

In der Verarbeitung sind die Anlagen auf die folgendenBiomassen (Edukte) ausgelegt:

kommunale Grünabfälle,

industrielle Reststoffe,

Biomassen aus der Landwirtschaft/ Obstanbau etc.

Die REVATEC befindet sich seit 2007 in einem kontinuierlich Entwicklungsprozess von einemForschungsvorhaben hin zu einer industriellen Unternehmung

Vorstellung REVATEC GmbH und REVATEC-Verfahren


Hydrothermale Carbonisierung (HTC) Vapothermale Carbonisierung (VTC)

Die hydrothermale Carbonisierung ahmt die natürliche Inkohlungtechnisch nach

Hier läuft die hydrothermale Reaktion im Wasserbad ab

die Biokohle liegt bei der HTC während der Reaktion und bei derEntnahme als Suspension mit Wasser vor

nach Ablauf des Prozesses muss das Wasser mechanisch von derBiokohle getrennt werden

Aufgrund des Prozesses im Wasserbad entsteht ein hoherEnergiebedarf

das Prozesswasser dient a) als Reaktionspartner für dieablaufenden Reaktionen und b) zur Übertragung der Wärme

die Wassermenge ist über den kompletten Reaktionszeitraum aufReaktionstemperatur

frisches Wasser wird ebenfalls auf Reaktionstemperaturaufgeheizt

Die Aufheizzeiten beim HTC-System betragen aufgrund dergroßen Wassermenge und der spezifischen Wärmekapazität desWassers min. 3/4h

Die Vapothermale Carbonisierung (VTC) ähnelt derHydrothermalen Carbonisierung sehr stark

Anders jedoch als die HTC findet die Reaktion bei der“Vapothermalen Carbonisierung“ nicht im Wasserbad, sondern ineiner Wasserdampfatmosphäre statt

Prozessuale und verfahrenstechnische Vorteile der VTC

die Aufheizzeiten können durch den hochenergetischen Dampf(Temperatur: ca. 220 °C, Druck: ca. 22 bar) auf ein Minimumreduziert werden – der Carbonisierungszyklus wird dadurch starkverkürzt

da die Reaktion nicht „im Wasserbad“ stattfindet, muss wenigerWasser aufgeheizt werden – dies führt zu einem erheblichniedrigeren Energiebedarf

zudem werden dadurch die Abwassermengen reduziert und dieAbwasseraufbereitung erheblich vereinfacht

durch den geringeren Wassergehalt vereinfacht sich dieNachbearbeitung der Biokohle – ein kompletter Arbeitsschritt(Entwässerung) kann dadurch eingespart werden

Aufgrund ihres veränderten Aufbaus weist die Vapothermale Carbonisierung klare prozessualeund verfahrenstechnische Vorteile gegenüber der Hydrothermalen Carbonisierung auf



Die Konditionierung des Eduktes zu einer nutzbaren Biokohle geht mit einen Massenverlusteinher – trotz Massenverlust wird eine erhöhten Energiedichte erzielt

Bildliche Darstellung

S

Die Umwandlung von 1kg eines Eduktes (z.B. Stroh oderRindenmulch) führt zu einer Biokohlenmenge, die ca. 20% - 35%geringer ist als die Ausgangsmenge

Aufgrund des höher konzentrierten Kohlenstoffs enthält diesegeringere Menge Biokohle jedoch einen sehr hohen Energiegehalt(Kohlenstoffeffizienz bei ca. 90%)

Massenbilanz

1%

1%

Bsp. Rindenmulch


6%

4%

42%

32%6%

5%

45%58%


Aufnahmen der Forschungs- und Versuchsreaktoren im HTC-Forschungszentrum ( 1 / 2 )

2,3 Liter Reaktor 70 Liter Reaktor



3,2 m³ Reaktor 3,2 m³ Reaktor mit Kolbenpresse

Aufnahmen der Forschungs- und Versuchsreaktoren im HTC-Forschungszentrum ( 2 / 2 )



Aktuelle Planungszeichnungen der Revatec-Pilotanlage ( 1 / 2 )

Überblick der geplanten Pilotanlage



Draufsicht der Edukthalle Draufsicht der Reaktorenhalle

Aktuelle Planungszeichnungen der Revatec-Pilotanlage ( 2 / 2 )



Systematische Übersicht der Energieströme Kommentar

Berechnungsannahmen:

Revatec-Anlage mit 2 Reaktoren

Verarbeitung von 100 t Edukt in 5Zyklen à 20 t

Edukt mit 50% TS, Aschegehalt von20%, Konversionsrate von 36%(worst case scenario)

Der Gesamtwirkungsgrad desProzesses (Produkt + Restwärme)liegt bei ca. 81%

Der Verlustanteil von 19%beinhaltet auch exothermischeEnergie (>50%), die im Prozesswiederverwertet wird

Der hohe Wirkungsgrad sowie dieExothermie ermöglichen einengeringen Einsatz (externer)Hilfsenergie

Energiebilanz der Pilotanlage




2 Einsatzbereiche der Biokohle


Agenda


… im Wärmemarkt … als Bodenverbesserer

Die Biokohle kann sowohl als Energieträger als auch als Bodenverbesserer genutzt werden – inbeiden Bereichen bieten sich vielfältige Anwendungsoptionen

BlueCoal®

Kraftwerke

Heizkraftwerke

Großfeuerungsanlagen Industrie Endverbraucher

Stadtwerke

Zementwerke Hausbrand

TerraCoal®

Mitkompostierung mitGrünschnitt undLandschaftspflegematerial

Nachträgliche Einbringung inBöden die :

Nährstoffarm,

stark verdichtet,

arm an Bodenkohlenstoff

oder arm an Wasser sind

Vermischung mit Nährstoffenund Kompost



Anwendungsbeispiel: Landbauliche Verwertung von TerraCoal®

In Deutschland fallen jährlich erhebliche Biomassemengen an

Bisher wurden biogene Reststoffe im Wesentlichen unter großem C – Verlust kompostiert

Das während der Kompostierung entstehende CO2 trägt erheblich zum Treibhauseffekt bei

Die Carbonisierung der Biomassen und Einsatz auf landwirtschaftliche Flächen stellt eineklimaschonende Alternative dar

Der Einsatz von Biokohle kann zu einer ausgeglichenen C-Bilanz, zur C-Sequestrierung undVerbesserung der Bodenqualität beitragen

Kernaussagen und Thesen



Aktuell liegen unterschiedlichste Erkenntnisse zur Eignung des Einsatzes von Biokohle imLandbau vor – trotz des großen Interesses besteht weiterhin Forschungsbedarf

Ergebnisse einer Studie an der Justus-Liebig-Universität, Gießen ( 1 / 2 )

Nach den durchgeführten Versuchen undLiteraturangaben sind positive Wirkungender Biokohle erst zu merken, wenn diefrische Biokohle zu altern beginnt und siemikrobiell besiedelt wird. Also ist einezeitversetzte Wirkung der Biokohle zuerwarten

Die größten Steigerungseffekte aufBiomassenerträge wurden vor allem dortgefunden wo sehr nährstoffarme, starkverdichtete oder trockene Bödenuntersucht wurden

Die Zugabemenge in Komposte oderSubstrate liegen bei ca. 1 – 8 %

Quelle: Studie von Dr. Claudia Kammann (Justus-Liebig-Universität, Gießen) unter Förderung des HMULV, 2010



Zusammenfassung der wesentlichen Studienergebnisse

Der Einsatz von Biokohle in der Landwirtschaft kann unterBeachtung verschiedentlicher Bedingungen positive wie auchnegative Erfolge erzielen

Tendenziell werden bessere und schnellere Ergebnisse erzielt,wenn Biokohle zusammen mit Grünschnitt oder anderenBiomassen kompostiert wird. Während der Kompostierung erfolgteine Aufladung der Biokohle mit Nährstoffen

Bezüglich der Treibhausgasemissionen konnte gezeigt werden,dass sich Diese bei Zugabe von Biokohle im Allgemeinenverringern. Somit erfolgt neben der Sequestrierung vonKohlenstoff auch eine Verringerung der Emissionen

Ergebnisse einer Studie an der Justus-Liebig-Universität, Gießen ( 2 / 2 )

Schlussfolgerungen

Um keimungshemmenden Inhaltsstoffe zureduzieren, sollten Biokohlen vor derEinbringung gelagert werden

Die gemeinsame Kompostierung mitanderen Biomassen führt zu einerVerbesserung der erzeugten Bioerden

Die Forschungen zur expliziten Bewertungstehen noch am Anfang. Insbesonderehinsichtlich des Nachweises einerwirtschaftlichen Nutzung bestehen nochviele offene Fragen

Quelle: Studie von Dr. Claudia Kammann (Justus-Liebig-Universität, Gießen) unter Förderung des HMULV, 2010


Aktuell liegen unterschiedlichste Erkenntnisse zur Eignung des Einsatzes von Biokohle imLandbau vor – trotz des großen Interesses besteht weiterhin Forschungsbedarf


Teilprojekt 1

Identifikation geeigneter Inputmaterialien für die HTC-Biokohle Herstellung

Schwerpunkt: Organische Siedlungs- und Industrieabfälle(Aufkommen, Verfügbarkeit und HTC - Eignung

Charakterisierung von HTC Biokohle inkl. Entwicklunggeeigneter Materialkennwerte

Untersuchte Materialkennwerte: Anorganische undorganische Schadstoffgehalte, Nährstoff- undWasserhaltekapazität, Auslaugverhalten, aerobe undanaerobe Abbaubarkeit

Optimierung der HTC – Prozessführung

Ziel ist: Hohe Raum-Zeit-Ausbeute unter Berücksichtigungder Anforderungen für den Einsatz der HTC – Kohle in derLandnutzung

Neben den vorliegenden Ergebnissen laufen derzeit vielfältige Projekte zur Erweiterung desKenntnisstandes – ein aktuelles Beispiel sind die Bemühungen des IFZ, Göttingen

Teilobjekt 2

Untersuchung von agrikulturchemischen Kenngrößen derHTC – Biokohle

Sorption und Freisetzung der Pflanzennährstoffe N, P, K, S,Mg, Ca; Wasserhaltevermögen und Nährstoffauswaschung

Teilobjekt 3

Untersuchung von bodenbiologischen Effekten beim Einsatzvon HTC – Biokohle

Abundanz von arbuskulären Mykorrhizapilzen, Toxizitäts-tests an Bodenfauna und Mikrobieller Biomasse

Teilobjekt 4

Untersuchung von bodenphysikalischen Effekten beimEinsatz von HTC – Biokohle

Schwerpunkt auf: Porengrößenverteilung, pneumatischeLeitfähigkeit, gesättigte hydraulische Leitfähigkeit, usw.

Quelle: Verbundprojekt Landbauliche Verwertung von HTC – Biokohle, unter Führung des IFZ, Dr. K.-J. Koch

Laufende Studie zur landbaulichen Verwertung von HTC – Produkten (TerraCoal®) aus Bioabfall



Ergebnisse der Pflanzversuche eines Substratproduzenten

Neben den vorliegenden Ergebnissen laufen derzeit vielfältige Projekte zur Erweiterung desKenntnisstandes – zudem führen Substrathersteller Vegetationsstudien durch

Auf Basis der chemischen Parameter ist die geprüfteBiokohle als Zuschlagstoff für Kultursubstrateeinsetzbar

Bei salzempfindlichen Kulturen zeigt sich im Biotesteine Reduzierung der Frischmasse, bei salztolerantenPflanzen verbessert sich das Wachstum

Bezüglich der Eignung als Zuschlagstoff sind weitereVegetationsversuche notwendig. Für salztolerantePflanzen in der Weiterkultur ist eine Verwendung derBiokohle bis 10 % möglich, in Kombination mitGrünkompost sind die Grenzwerte weiter zuuntersuchen.

Nach diesen Untersuchungen ist der Einsatz derBiokohle für die Jungpflanzenanzucht kritisch, da derGrenzwert der VD Lufa im Chinakohltestunterschritten wird.




2 Einsatzbereiche der Biokohlen


Agenda


Neben spezifischen Fragestellungen an Edukte, Verfahren und Produkte ist die Sicherstellungeiner politischen Förderung von Biokohle eine der wesentlichen Herausforderungen

Produkte

BlueCoal®

Erfassung/ Kategorisierung derAnforderungsprofile potentiellerKohleabnehmer

Inhaltsstoffe, Restfeuchtegehalte,Aschegehalte

Konfektionierung der Kohle inKohlestaub, Pellets oder Briketts

Registrierung als Regelbrennstoff

Fundierung CO2-Neutralität

TerraCoal®

Umsetzung der wissenschaftlichenForschungsergebnisse

Erfassung/ Kategorisierung derAnforderungsprofile potentiellerKohleabnehmer

Quantifizierung CO2-Reduktionspotentiale

Edukte

Erfassung und QuantifizierungMengenpotentiale der relevantenBiomassen

Realisierung Anforderungsprofile durchAuswahl und Mischung der Edukte

Feuchte / trockene Biomasse,

Hoher Aschegehalt / geringerAschegehalt

Hoher schädlicher Inhaltsstoffe /Schadstofffreie Biomasse

Untersuchung der Eignung undFörderung der Verwertung bisherungenutzter Biomassepotentiale (z.B.Landschaftspflegematerial)

Verfahren

Optimierung der Energiebilanz desGesamtverfahrens (insbesondereWärmemanagement)

Optimierung der Abwasseraufbereitung

Aerobe oder anaerobeAbwasserbehandlung

Belebungsanlagen oder Festbettsysteme

Optimierung der Abluftaufbereitung

Abluftwäsche oder Abluftverbrennung


Berücksichtigung von Biokohlen als Energieträger oder Bodenverbesserer in Förderprogrammen

präsentation im rahmen der „grünen woche“...

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