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Wasserstoff aus Abfall - Hydrothermale Gaserzeugung macht Bioabfälle interessant

Wasserstoff ist als sekundärer Energieträger für die zukünftige Energieerzeugung in der Diskussion und bereits heute ein wichtiger Chemierohstoff. Gelingt seine CO2-neutrale Herstellung aus Biomasse, hat man gleich mehrere Probleme gelöst. Das Forschungszentrums Karlsruhe entwickelte ein Verfahren zur Erzeugung eines wasserstoffreichen Produktgases aus Biomasse.

15.03.2006 Bei der Getränke- und Lebensmittelindustrie fällt Biomasse in großen Mengen an, die mit diesem Verfahren sinnvoll genutzt werden könnte. Bei dem Prozess der hydrothermalen Gaserzeugung wird nasse Biomasse nach einer geeigneten Vorbehandlung, etwa durch Zerkleinerung, mit einer Hochdruckpumpe auf Betriebsdruck gebracht. Da es sich um ein flüssiges wässriges Gemisch handelt, ist der erforderliche Energieaufwand dafür gering. Das komprimierte Gemisch wird über einen Wärmetauscher, der mit dem heißen Produktgas betrieben wird, und einen extern beheizten Vorwärmer dem Reaktor zugeführt. Dort entsteht nach kurzen Verweilzeiten im Bereich von Minuten bereits bei Drücken bis zu 300 bar und Temperaturen von 700 °C ein teerfreies gasförmiges Produktgas aus Wasserstoff, Methan und Kohlendioxid. In geringem Maße entstehen auch höhere Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid. Der Umsatz ist nahezu vollständig. Die hohe Raum-Zeit-Ausbeute erklärt sich aus dem hohen Druck und der großen Reaktivität von Biomasse unter diesen Bedingungen.

Nach Passieren des Wärmetauschers und weiterer Abkühlung werden die Produktgase mit nur geringen Verlusten von wenigen Prozent von der wässrigen Phase getrennt und das Kohlendioxid in einem Hochdruckwäscher aus dem Produktgas entfernt. Anorganische Bestandteile bleiben in mineralisierter Form in der wässrigen Lösung zurück. Dadurch entfällt eine aufwändige Gasreinigung. Das Produktgasgemisch wird unter einem hohen Systemdruck bis zu 200 bar gewonnen, was die weitere Handhabung und Verwendung deutlich erleichtert. Dieses Verfahren wurde in der Versuchsanlage VERENA mit einem Durchsatz von 100 kg/h mit unterschiedlichen Einsatzstoffen erfolgreich erprobt. Aus wirtschaftlicher Sicht sind Abfallbiomasse und organisch belastete Abwässer oder Schlämme aus industriellen und landwirtschaftlichen Produktionsprozessen, typischerweise aus der Getränke- und Lebensmittelproduktion, von besonderem Interesse. Bei dieser bisher weitgehend ungenutzten Biomasse handelt es sich oft um nasse Biomasse mit einem Wasseranteil von über 50 Prozent, meist über 80 Prozent. Oft fallen für diese Reststoffe Entsorgungskosten an. Nasse Biomasse kann zwar getrocknet, um dann mithilfe eines konventionellen Verfahrens verbrannt oder vergast zu werden; allerdings ist die Trocknung bei hohem Wassergehalt mit erheblichen Kosten verbunden. In den Versuchsanlagen des Forschungszentrums kamen bisher Maissilage, Trester aber auch Pyrolyseöl und Ethanol z. B. aus der Bioethanol-Herstellung zum Einsatz. Der Wirkungsgrad kann ab 10 Prozent organischem Trockenmassegehalt bei über 60 Prozent liegen.

GreenSelect - Konservierung (Silierung) von krautigem Grüngut zur zeitversetzten Verwertung in Biogutvergärungsanlagen
© Witzenhausen-Institut für Abfall, Umwelt und Energie GmbH (11/2022)
Im Projekt GreenSelect, welches vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz im Rahmen des Programms 'Energetische Biomassenutzung' gefördert wurde, hat das Witzenhausen-Institut mit verschiedenen kommunalen Praxispartnern die separate Erfassung, Silierung und Vergärung von Grüngut in Praxisversuchen durchgeführt. Im Beitrag werden die Ergebnisse verkürzt und zusammenfassend vorgestellt. Der ausführliche Abschlussbericht inklusive einer ökonomischen und ökologischen Bewertung ist auf der Webseite des Programms 'Energetische Biomassenutzung' zu finden.

Ausschreibungen im EEG 2017 - Konsequenzen und Perspektiven für die Holzenergie
© Witzenhausen-Institut für Abfall, Umwelt und Energie GmbH (5/2017)
Mit dem EEG 2017 werden Ausschreibungen für Biomasse-Bestands- und Neuanlagen eingeführt. Die Ausschreibungsmengen eröffnen der Bio- und Holzenergie die Perspektive, den Bestand zu erhalten und zu modernisieren - allerdings mit Abstrichen, denn Altholz-Anlagen sind von der EEG-Förderung ausgeschlossen. Ab 2023 werden zum Bestandserhalt des Biomasseanlagenparks erheblich größere Ausschreibungsvolumen benötigt. Um die hierfür für notwendige Akzeptanz zu schaffen, bedarf es einer intensiven Vorarbeit auf politischer und gesellschaftlicher Ebene.

Smart Bioenergy - Die Rolle der energetischen Verwertung von biogenen Abfällen und Reststoffe im Energiesystem und der biobasierten Wirtschaft
© Witzenhausen-Institut für Abfall, Umwelt und Energie GmbH (5/2017)
Im Sinne einer nachhaltigen Entwicklung muss die Energieversorgung in Deutschland in den nächsten Jahrzehnten vollständig auf erneuerbare Energien ausgerichtet und die Versorgung der Industrie mit organischen Grundstoffen in diesem Jahrhundert von petro- auf biobasierte Stoffe umgestellt werden. Das Ziel der nachhaltigen Integration von Bioenergie in einem Energie- und Bioökonomiesystem der Zukunft kann nur gelingen, wenn die Bioenergie möglichst effizient, umweltverträglich und mit höchstmöglichem volkswirtschaftlichem Nutzen eingebunden wird. Unsere Aufgabe ist es, diese langfristig angelegte Entwicklung wissenschaftlich zu begleiten und mittels 'Smart Bioenergy' einen Beitrag zur Optimierung der energetischen Biomasseverwertung entlang der gesamten Wertschöpfungskette zu leisten.

Situation der Holzenergie in Deutschland - Öffentlichkeit, Markt, Restriktionen
© Witzenhausen-Institut für Abfall, Umwelt und Energie GmbH (11/2016)
Wer die Medien der letzten drei bis vier Jahre verfolgt hat, wird festgestellt haben, dass die Energiewende in die Kritik und damit einhergehend auch ins Stocken geraten ist. Dies gilt insbesondere für den Bereich der Bioenergie. Neben gravierenden geopolitischen Ereignissen, in deren Nachfolge es zu einem dramatischen Verfall der fossilen Brennstoffpreise gekommen ist, sieht sich die Branche oftmals mit massiver Kritik seitens des Umweltschutzes konfrontiert. Eine Kritik, die nur zu einem Teil berechtigt ist; zumindest was Energie aus Holz angeht, sieht auch die EU im Bereich des Binnenmarktes ein geringes Nachhaltigkeitsrisiko. In der Präsentation werden die verschiedenen Aspekte schlaglichtartig angesprochen, Hintergründe und Zusammenhänge erklärt sowie Gegenmaßnahmen aufgezeigt.

Altholzmarkt im Umbruch - Perspektiven nach der EEG-Novelle
© Witzenhausen-Institut für Abfall, Umwelt und Energie GmbH (11/2016)
Der Bundesverband der Altholzaufbereiter und -verwerter e. V. (BAV) ist die führende Interessenvertretung der Altholzbranche in Deutschland. Der Verband zählt derzeit 75 Mitglieder. Im BAV sind Unternehmen organisiert, die sich professionell mit dem Recycling und der Verwertung von Altholz beschäftigen. Dies sind Aufbereiter, stoffliche und thermische Verwerter, Händler, Maschinenhersteller und Verbände. Jährlich verwertet die Altholzbranche rund 8,5 Mio. Tonnen Altholz (1,5 bis 2 Mio. Tonnen stofflich, 6 bis 6,5 Mio. Tonnen thermisch). Der Verband wurde 1992 gegründet und feiert im kommenden Jahr sein 25-jähriges Bestehen.