:metabolon IIb

 

Der Forschungsstandort :metabolon auf der ehemaligen Zentraldeponie Leppe bei Lindlar befasst sich mit der kaskadierten Nutzung von Roh- und Reststoffen sowie thermischen, chemischen und biologischen Konversionsverfahren. Zentrum der Forschung sind Prozesse zur stofflichen und energetischen Nutzung von Sekundärrohstoffen. Im Rahmen des Förderprojekts :metabolon IIb werden zwei neue Forschungsanlagen im halbindustriellen Maßstab zur Biomassevergasung und Pyrolyse errichtet, die das TEER als Kooperationspartner wissenschaftlich begleitet und in diesem Rahmen zwei Promotionsvorhaben betreut.

Ansprechpartner

Kevin Carl

Name

Kevin Carl

Telefon

work
+49 241 80 95967

E-Mail

E-Mail
 

Biomassevergasung

Die thermochemische Biomassevergasung ist ein Konversionsprozess, bei dem aus biogenen Brennstoffen ein heizwertreiches Gas erzeugt wird. Dieses Produktgas kann in Gasmotoren, oder Brennstoffzellen zur kombinierten Strom- und Wärmeerzeugung genutzt werden. Als Synthesegas bildet es einen Grundstoff zur Herstellung von langkettigen Kohlenwasserstoffverbindungen wie Methanol oder Biokraftstoffe. Emissionsarme und automatisch betriebene Holzvergasungsanlagen sind Stand der Technik, allerdings haben sie hohe Anforderungen an den Brennstoff, weshalb in der Regel hochqualitative Pellets oder Hackschnitzel aus Stammholz eingesetzt werden.

Die steigenden Preise für hochqualitative Holzbrennstoffe stellen einen hemmenden Faktor für die Wirtschaftlichkeit der Biomassevergasung dar, zudem steht der thermische Verwertungspfad von klassischem Stammholz mit der stofflichen Nutzung in Konkurrenz. Aus diesem Grund hat das Teilprojekt Biomassevergasung zum Ziel, regional verfügbare Restbiomassen für den Vergasungsprozess zu erschließen (z. B. Landschaftspflegeholz, Restholz und Altholz). Mit diesem Ansatz werden primäre Energierohstoffe geschont und Sekundärrohstoffe, die keiner hochwertigen stofflichen Nutzung zugeführt werden können, im Sinne der europäischen Abfallhierarchie energetisch verwertet.

Verfahrenstechnisch problematische Eigenschaften von biogenen Reststoffen sind im Vergleich zu entrindetem Stammholz erhöhte Aschegehalte und verminderte Ascheerweichungstemperaturen, die bei lokalen Temperaturspitzen im Reaktor zur Bildung von Ascheagglomeraten führen können. Diese Verschlackungen bewirken eine verringerte Effizienz und Betriebsstörungen bis hin zum Anlagenstillstand. Mit dem Ziel eines stabilen und wartungsarmen Betriebs wird untersucht, inwiefern Anpassungen der Anlagentechnik und/oder eine vorgeschaltete Konditionierung des Brennstoffs die Ascheagglomeration vermindern können.

Ein weiteres Ziel des Forschungsprojekts ist ein emissionsarmer Betrieb des Prozesses mit Blick auf einschlägige Richtlinien unter den gegebenen Rahmenbedingungen. Zu diesem Zweck sind eine begleitende Emissionsmessung und -bewertung vorgesehen. Bezüglich der festen Prozessrückstände ist geplant, deren Schadstoffbelastung (z. B. PAK, BTX) durch ein angepasstes Prozessdesign reduzieren, sodass schadlose, wirtschaftliche Verwertungswege z.B. als Energieträger in Form von Brennstoffstaub oder -briketts aufgezeigt werden können.

In vorangegangenen Projekten wurden am TEER umfangreiche Kompetenzen im Bereich der Bilanzierung und Bewertung des Vergasungsprozesses aufgebaut, es fand u. a. die Überführung eines Prototyps zur Vergasung von Restholzpellets an die Serienreife statt. Diese Kompetenzen sollen nun im Projekt :metabolon IIb aufgegriffen und systematisch ausgeweitet werden.

Ansprechpartner

Johann Hee

Name

Johann Hee

Telefon

work
+49 241 80 95715

E-Mail

E-Mail
 

Pyrolyse ausgewählter Rest- und Abfallstoffe

Das :metabolon Teilprojekt -Pyrolyse- untersucht das Konzept der thermischen Aufbereitung von abfallstämmigen Sekundärrohstoffen zur stofflichen Nutzbarmachung sowie die Veredlung biogener Reststoffe als Kohlenstoffträger zur stofflichen und energetischen Nutzung.

Das Ziel dieses innovativen Forschungsansatzes ist im Sinne der europäischen Abfallhierarchie die Substitution primärer Rohstoffe zur nachhaltigen Ressourcenschonung. Als verfahrenstechnischer Ansatz ist die thermochemische Behandlung mittels Pyrolyse gewählt worden, der im Rahmen des Forschungsvorhabens umfangreich evaluiert und bilanziert wird.

Die Pyrolyse besitzt das Potenzial zur thermischen Vorbehandlung abfallstämmiger Reststoffe, für die sich eine effektive mechanische Aufbereitung in der Vergangenheit oftmals als schwierig erwiesen hat. So können z. B. gezielt metall-organische Verbindungen behandelt und anschließend einer stofflichen Verwertung zugeführt werden. Die Innovation des Teilprojekts Pyrolyse liegt u.a. in der erstmaligen, wissenschaftlichen Anwendung dieses Verfahrens zur Verwertung von künftig akut relevanten Abfallströmen, wie z.B. Wärmedämmverbundsystemen, oder auch Materialien aus kohlefaserverstärkten Kunststoffen (CFK).

Weiterhin wird die Herstellung hochwertiger Pflanzenkohle durch die pyrolytische Aufbereitung aus regional anfallenden biogenen Reststoffe untersucht. Dies schafft insbesondere für das Land Nordrhein-Westfalen als industriell geprägtes Kernland Europas die Möglichkeit, die Abhängigkeit von fossilen Energieträgern zu verringern.

Die Möglichkeit, die Prozessparameter der Pyrolyse gezielt zu variieren, eröffnet dabei spezifische Aufbereitungsmethoden der abfallstämmigen und biogenen Reststoffe. Hierbei werden nicht nur die singuläre Stoffwandlung wissenschaftlich begleitet, sondern auch die gesamten Prozessketten mit dem Ziel der Verwertung und Nutzung von Zwischen- und Endprodukten betrachtet. Auf diese Weise besteht in dem Projekt :metabolon IIb die Möglichkeit, innovative Technologien zur technischen Reife zu führen und somit frühzeitig Wege für eine nachhaltige Nutzbarmachung von anthropogenen und biogenen Reststoffen aufzuzeigen.

Das Projekt :metabolon IIb wird gefördert durch den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung.

Weitere Informationen finden Sie auf der Homepage des Projektes :metabolon IIb.

EFRE.NRW Logo