Biobrennstoff und umweltfreundliche Chemikalien aus lokalen agroforstwirtschaftlichen Abfällen
Die in Europa bestehenden forstwirtschaftlichen Ressourcen reichen nicht aus, um die Anforderungen des Bioenergiemarktes zu erfüllen. Es gibt jedoch reichlich ungenutzte Biomasse-Ressourcen in ganz Europa, die bislang noch nicht problemlos gesammelt und von der Bioökonomie in großem Maßstab genutzt werden können. Daher ist es dringend erforderlich, dass diese Biomasse kostengünstig und in einer effizient nutzbaren und transportierbaren Form gesammelt und präsentiert werden kann. Das EU-finanzierte Horizont 2020-Projekt SteamBio hat sich dieser Herausforderung angenommen und ein mobiles Verarbeitungskonzept für die effiziente Vorbehandlung von agroforstwirtschaftlichen Abfällen entwickelt. Ziel ist ihre Verwendung als Ausgangsmaterial in der chemischen und verarbeitenden Industrie. Bessere Brennstoffeigenschaften Die Kerntechnologie der Projektpartner war der Einsatz von überhitztem Dampf. Überhitzter Dampf ist ein effizientes Wärmeträgermedium, das in industriellen Maßstäben bei Trocknungsanwendungen eingesetzt wird. „Es hat sich im Pilotmaßstab bewährt, verschiedene Biomasse-Materialien in hydrophobe und mahlbare Feststoffe zu überführen, mit dem Zusatznutzen, flüchtige Verbindungen als Nebenstrom zu gewinnen“, so Projektkoordinator Siegfried Egner. „Die kontinuierliche Technologieplattform für die Heißdampfverarbeitung in SteamBio ist skalierbar und hat sich im industriellen Maßstab mit Temperaturen von bis zu 300 °C technisch bewährt.“ Torrefizierung verändert die Eigenschaften von Lignozellulosematerial, wie beispielsweise land- und forstwirtschaftlichen Reststoffen, um eine bessere Brennstoffqualität für Verbrennungs- und Vergasungsanwendungen zu liefern. Es ist ein thermisches Verfahren, bei dem Biomasse in ein kohleähnliches Material umgewandelt wird, das bessere Brennstoffeigenschaften als die ursprüngliche Biomasse aufweist. Dies beinhaltet Sprödigkeit, wodurch das Mahlen einfacher und weniger energieintensiv wird. Darüber hinaus führt die Torrefizierung zu einem trockenen Produkt ohne biologische Aktivität wie Fäulnis. „Die Effizienz unseres Verfahrens basiert auf der Arbeit in einer kontrollierten Atmosphäre von überhitztem Dampf, der aus der Feuchtigkeit in den Materialien erzeugt wird und daher aufgrund von Sauerstoffmangel inert ist“, erklärt Egner. Das Projekt überwindet viele der Einschränkungen bestehender Torrefizierungsansätze, was eine maximale Werterholung und minimale Umweltauswirkungen ermöglicht. „Im Gegensatz zu herkömmlichen Torrefizierungstechniken, bei denen Verbrennungsgase als Heizmedium verwendet werden, kontaminiert SteamBio nicht die torrefizierte Biomasse und die flüchtigen Anteile, wodurch Chemikalien wirtschaftlich zurückgewonnen werden können. Zudem ist es auch für den Dauerbetrieb problemlos skalierbar“, so Egner. Nützliche Biochemikalien Die Forscher setzten auch eine Demonstrationsanlage mit einem Durchsatz von 150 kg/h in verschiedenen ländlichen Gebieten ein. Egner meint: „Es wurde bereits gezeigt, dass das wiederaufbereitete Kondensat aus dem Heißdampfverfahren neben der torrefizierten Biokohlenstoffmasse, die als Biobrennstoff und in Biochemikalien verwendet werden kann, auch kommerziell relevante Mengen an Biochemikalien enthält.“ Die torrefizierten Biomasseanteile (feste und freigesetzte flüchtige Stoffe) werden als umweltfreundliche Bausteine in der kommerziell relevanten Chemieproduktion sowie in der Bioenergienutzung validiert. Lebenszyklus-Experten werden auch die positiven Umweltauswirkungen des Projekts bestätigen. SteamBio wird dabei helfen, Arbeitsplätze vor Ort zu schaffen und so Wohlstand in die lokale Wirtschaft zu bringen und wesentlich zur Nachhaltigkeit der Lieferketten für Energie und Chemikalien beizutragen. „Das Projekt kommt der Agrarindustrie durch die Aufwertung von Abfallströmen, der chemischen Industrie durch die Bereitstellung von Plattformchemikalien und Energieversorgern durch die Lieferung von hocheffizienten Rohstoffen für die Verbrennung zugute“, schließt Egner.
Schlüsselbegriffe
SteamBio, Biomasse, Heißdampfverfahren, Torrefizierung, Biobrennstoff
