{"id":263332,"date":"2021-01-06T11:00:00","date_gmt":"2021-01-06T10:00:00","guid":{"rendered":"http:\/\/innovationorigins.com\/?p=263332"},"modified":"2021-01-06T11:00:00","modified_gmt":"2021-01-06T10:00:00","slug":"tu-wien-forscher-wandeln-biogene-reststoffe-in-grune-energie-um","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/de\/tu-wien-forscher-wandeln-biogene-reststoffe-in-grune-energie-um\/","title":{"rendered":"TU-Wien Forscher wandeln biogene Reststoffe in gr\u00fcne Energie um"},"content":{"rendered":"\n

Biogene Reststoffe sind pflanzliche Reststoffe aus der Industrie und Abf\u00e4lle wie sie in Gemeinden anfallen. Beispiele daf\u00fcr sind Kl\u00e4rschlamm, Lignin und Rinde. L\u00e4sst man feste Abf\u00e4lle wie etwa Rinde einfach offen verrotten, geht Energiepotenzial verloren. Den festen Abfall zu verbrennen, um Strom- und W\u00e4rme zu erzeugen, ist ein erster Ansatz aber noch nicht die perfekte L\u00f6sung. Denn dabei kann Energie zwar genutzt, aber nicht gespeichert werden.<\/p>\n\n\n\n

Ein anderer Ansatz ist es, aus den biogenen Reststoffen ein brennbares Produktgas (Brenngas) zu erzeugen. Dabei werden Vergasungsmittel wie Wasserdampf, Luft, Sauerstoff oder Kohlendioxid verwendet. Bestehende Technologien, wie das bei Holzvergasungskraftwerken g\u00e4ngige Festbett-Luft-Vergasung<\/em>s-Verfahren, weisen allerdings einen entscheidenden Nachteil auf: das erzeugte Produktgas hat einen hohen Anteil an Stickstoff. F\u00fcr die Strom- und W\u00e4rmeproduktion ist dies unerheblich. Will man das Produktgas aber in gr\u00fcnes Gas (synthetisches Erdgas) umwandeln, dann muss man es zuvor aufw\u00e4ndig vom Stickstoff reinigen.<\/p>\n\n\n\n

Auch interessant:<\/strong> \u201eErdgas ist Teil der Klimal\u00f6sung,\u201c sagt der niederl\u00e4ndische Energieprofessor David Smeulders<\/a><\/p>\n\n\n\n

Weiters problematisch an Festbett-Vergasungsverfahren<\/em> ist, dass diese eine homogene Brennstoffzusammensetzung erfordern. Das ist bei pflanzlichen Reststoffen aus der Industrie und Abf\u00e4llen in Gemeinden aber nicht gegeben. Die chemische Zusammensetzung, sowie Asche- und Wassergehalt variieren.<\/p>\n\n\n\n

Zweibettwirbelschicht-Verfahren<\/h3>\n\n\n\n

Am Institut f\u00fcr Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und Technische Biowissenschaften<\/em> an der TU Wien<\/em><\/a>,<\/em> forscht man schon seit mehreren Jahrzehnten an einer CO2-neutralen Technologie f\u00fcr die Umwandlung von biogenen Reststoffen in alternative Energie. Aus dieser Forschung ging das Zweibettwirbelschicht-Verfahren<\/em> hervor, das bereits auf Industrieebene eingesetzt wird, um Gas aus Hackschnitzel und Waldhackgut zu erzeugen. Entsprechende Anlagen werden in \u00d6sterreich, Deutschland und Schweden sowie im asiatischen Raum betrieben.<\/p>\n\n\n\n

\"Reststoffe,
Das Team von der TU Wien: Von links: Hermann Hofbauer, Damian Eberhoefer, Florian Benedikt, Alexander Bartik; <\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Im laufenden Projekt ReGas4Industry <\/em>forscht das Institut gemeinsam mit der SMS Group<\/em>, einem global agierenden Partner f\u00fcr die Metallindustrie. Das Team entwickelte eine Versuchsanlage, die f\u00fcr ein breiteres Spektrum an biogenen Reststoffen (Brennstoffen) geeignet ist. Verschiedene Prozessketten erlauben nicht nur die Herstellung von synthetischem Gas, auch hochreiner Wasserstoff und fl\u00fcssige Treibstoffe mit diesel\u00e4hnlichen Eigenschaften k\u00f6nnen erzeugt werden. Wobei die Erzeugung von Wasserstoff im Projekt nicht betrachtet wird.<\/p>\n\n\n\n

Dar\u00fcberhinaus l\u00f6st die Versuchsanlage auch das Problem mit dem Stickstoff. Dieser ist im erzeugten Produktgas kaum vorhanden, das hei\u00dft, das Syntheseverfahren wird nicht erschwert.<\/p>\n\n\n\n

Mit der Versuchsanlage sollen die Brennstoffeigenschaften verschiedener biogener Reststoffe untersucht werden. Der Fokus liegt auf Kl\u00e4rschlamm, G\u00e4rresten einer Biogasanlage, Rejekten aus der Papier- und Zellstoffindustrie sowie Rinde und Lignin.<\/p>\n\n\n\n

Vergasung der biogenen Reststoffe <\/h3>\n\n\n\n

Der Prozess wird \u00fcber zwei Reaktoren gef\u00fchrt: einem zur Gaserzeugung und einem zur Verbrennung. Grundlage f\u00fcr die verschiedenen Synthesen ist das Produktgas. Es entsteht im Gaserzeugungsreaktor, wo die biogenen Reststoffe hoher Temperatur und Wasserdampf ausgesetzt werden. Jene Teile der biogenen Reststoffe, die nicht in Gas umgewandelt werden, gelangen in den Verbrennungsreaktor. Dort werden sie verbrannt und liefern die erforderliche Energie f\u00fcr die Gaserzeugung. Die W\u00e4rme\u00fcbertragung erfolgt mit hei\u00dfem Sand, der zwischen den Reaktoren zirkuliert.<\/p>\n\n\n\n

Auch interessant:<\/strong> Pilotanlage zur Verwertung organischer Reststoffe in Paris<\/a><\/p>\n\n\n\n

In einem weiteren Schritt gelangt das Produktgas in eine angeschlossene Gasreinigungsstrecke und Synthese-Apparatur, wo es erst gereinigt und dann der Synthese (Methanisierung) zugef\u00fchrt wird. Dabei wird das im Produktgas enthaltene Kohlenmonoxid oder auch Kohlendioxid mit Wasserstoff zu synthetischem Erdgas umgewandelt. Die alternativen Energien, die aus dem Verfahren hervorgehen, sind Methan und Hythane. Hythane sind eine Mischung aus Wasserstoff und Methan.<\/p>\n\n\n\n

In der Synthese untersuchen die Forschenden grundlegende Reaktionen und Mechanismen der verschiedenen biogenen Reststoffe. Sie modellieren die Versuche mittels Prozesssimulation, um Daten zu Technik, Wirtschaftlichkeit und Umweltfreundlichkeit zu sammeln. So sollen die Potenziale f\u00fcr eine industrielle Umsetzung aufgezeigt werden.<\/p>\n\n\n\n

Kohlendioxid versus Wasserdampf<\/h3>\n\n\n\n

In der Regel erfolgt die Vergasung mit Wasserdampf, weil man f\u00fcr diverse Synthesereaktionen einen h\u00f6heren Anteil an Wasserstoff braucht. In der Versuchsanlage an der TU Wien kann alternativ zu Wasserdampf auch CO2 beziehungsweise eine Mischung aus CO2 und Wasserdampf eingesetzt werden.<\/p>\n\n\n\n

Vergast man biogene Reststoffe mit Kohlendioxid, dann hat man h\u00f6here Anteile von Kohlenmonoxid im Produktgas. Dadurch kann man ein Recycling von CO2 erwirken. Weil aus dem CO2 wieder CO2 entsteht, welches man dann in Synthesen oder als Brenngas verwenden kann. Dar\u00fcberhinaus k\u00f6nnte dieses Produktgas auch f\u00fcr ein Power-to-Gas-Konzept genutzt werden. \u201eWenn wir mit Kohlendioxid vergasen, haben wir einen h\u00f6heren Kohlenmonoxidanteil im Produktgas. Um dieses Gas nun methanisieren zu k\u00f6nnen, ist es n\u00f6tig, zus\u00e4tzlichen Wasserstoff durch zum Beispiel Elektrolyse zuzuf\u00fchren. Der Wasserstoff im Produktgas reicht dabei nicht aus\u201c, erkl\u00e4rt Projektmitarbeiter Alexander Bartik vom Institut f\u00fcr Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und Technische Biowissenschaften<\/em> an der TU Wien<\/em>.<\/p>\n\n\n\n

Biogene Reststoffe im Test<\/h3>\n\n\n\n

Die Versuche laufen seit April 2019 und die Forschenden haben schon einige biogene Reststoffe in der Gaserzeugung getestet. Dabei lie\u00dfen sich selbst Kunststoffabf\u00e4lle aus sortiertem Hausm\u00fcll in Gas umwandeln. \u201eDas ist kein biogener Reststoff und auch nicht CO2-neutral, aber zumindest k\u00f6nnte der Kohlenstoff noch einmal in einen Energietr\u00e4ger umgewandelt werden, bevor er in die Atmosph\u00e4re entweicht\u201c, erkl\u00e4rt Bartik.<\/p>\n\n\n\n

Am vielversprechendsten waren jedoch Rinde und Kl\u00e4rschlamm. Aus den in \u00d6sterreich vorhandenen Ressourcen an Rinde k\u00f6nnten etwa 10,5 Petajoule synthetisches Erdgas gewonnen werden, aus den Ressourcen an Kl\u00e4rschlamm 1,3 Petajoule. Das entspricht rund 3,7 Prozent des j\u00e4hrlichen Erdgasverbrauchs in \u00d6sterreich und w\u00fcrde eine enorme Einsparung an CO2-\u00c4quivalenten bringen: Schon der Ersatz von 1 Prozent Erdgas durch synthetisches Erdgas bringt eine Einsparung von 121.600 Tonnen CO2-\u00c4quivalenten pro Jahr. <\/p>\n\n\n\n

Allerdings \u201esind die Potenziale enden wollend\u201c, erkl\u00e4rt Florian Benedikt vom Institut f\u00fcr Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und Technische Biowissenschaften<\/em> an der TU Wien<\/em>. Weil sie an die lokale Verf\u00fcgbarkeit von biogenen Reststoffen gebunden sind. \u201eEs w\u00e4re nicht sinnvoll, biogene Reststoffe aus anderen L\u00e4ndern oder gar Kontinenten zu importieren. Man m\u00fcsste dann wirklich dezentrale L\u00f6sungen aufbauen\u201c, so Benedikt.\u00a0 \u00a0<\/p>\n\n\n\n

Auch interessant:<\/strong> Erneuerbare Energien: Aus Strom wird Gas<\/a><\/p>\n\n\n\n

Rinde w\u00e4re auch aus technischer Sicht vorzuziehen, weil sie von den betrachteten biogenen Reststoffen die besten Brennstoffeigenschaften hat und hochwertiges Produktgas hervorbringt. Die Qualit\u00e4t von Produktgas aus Kl\u00e4rschlamm ist im Vergleich schlechter und muss st\u00e4rker aufgereinigt werden. Kl\u00e4rschlamm w\u00e4re jedoch aus wirtschaftlicher Sicht vorzuziehen, so die Forschenden. Denn f\u00fcr die Entsorgung von Kl\u00e4rschlamm wird bezahlt. Dadurch hat dieser einen negativen Preis.<\/p>\n\n\n\n

Biogene Reststoffe in der Industrie<\/h3>\n\n\n\n

Das in der Versuchsanlage erzeugte synthetische Erdgas (SNG)<\/em> ist f\u00fcr das Einspeisen ins Gasnetz geeignet und kann ganz allgemein fossiles Erdgas ersetzen. In der industriellen Anwendung k\u00f6nnte es aber auch durch das kosteng\u00fcnstigere Brenngas Hythan ersetzt werden, dessen Gewinnung ebenfalls im Projekt ReGas4Industry<\/em> untersucht wird. Geeignete Industriezweige sind jene, in denen Hochtemperaturprozesse eingesetzt werden. Beispiele sind die Drehrohrofen in der Papier- und Zellstoffindustrie sowie in der Zementindustrie, die zum Kalkbrennen verwendet werden. Auch f\u00fcr die Hoch\u00f6fen, wie sie in der Stahlindustrie verwendet werden, k\u00f6nnte man das synthetische Erdgas einsetzen. <\/p>\n\n\n\n

Im laufenden Projekt liegt der Fokus auf der Papier- und Zellstoffindustrie sowie weiteren energie-intensiven Industrien. Dabei werden deren biogene Reststoffe und \u00fcbliche Ersatzbrennstoffe wie zum Beispiel Rinde betrachtet. <\/p>\n\n\n\n

\u00d6sterreich hat hohe Holzvorkommen. Die H\u00e4lfte der Staatsfl\u00e4che ist mit Wald bedeckt. Daraus folgt eine dynamische Papier- und Zellstoffindustrie, die 2019 einen Umsatz von 4,2 Milliarden Euro erl\u00f6ste (Quelle: Austropapier<\/a>).<\/p>\n\n\n\n

Zum Projekt ReGas4Industry<\/h3>\n\n\n\n

Das Projekt wird aus Mitteln des Klima-und Energiefond<\/a>s <\/em>gef\u00f6rdert und im Rahmen des Programms Energieforschung e!MISSION<\/a><\/em> durchgef\u00fchrt. Projektpartner sind die SMS group Process Technologies GmbH<\/a><\/em>, ein global agierender Partner f\u00fcr die Metallindustrie, und die Energy & Chemical Engineering GmbH<\/a><\/em>, ein Ingenieurb\u00fcro f\u00fcr Verfahrenstechnik in Wien.<\/p>\n\n\n\n

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