Erste HTC-Anlage in industriellem Maßstab ... - AVA-CO2
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<strong>Erste</strong> <strong>HTC</strong>-<strong>Anlage</strong> <strong>in</strong> <strong>in</strong>dustriellem <strong>Maßstab</strong><br />
von Hans-Peter Schmidt<br />
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Am 26. Oktober 2010 wurde <strong>in</strong> Karlsruhe die weltweit größte <strong>Anlage</strong> zur hydrothermalen Karbonisierung<br />
(<strong>HTC</strong>) <strong>in</strong> Betrieb genommen. Damit gelang dem Unternehmen <strong>AVA</strong>-<strong>CO2</strong> als erstem der Schritt aus der<br />
Forschung <strong>in</strong> die <strong>in</strong>dustrielle Anwendung der <strong>HTC</strong>-Technologie. Mit e<strong>in</strong>er Jahreskapazität von 8 400 Tonnen<br />
Biomasse demonstriert nun vorgestellte Reaktor e<strong>in</strong>drücklich, dass sich die Technologie nach vielen<br />
Rückschlägen und Zweifeln endlich doch <strong>in</strong> <strong>in</strong>dustriellem <strong>Maßstab</strong> umsetzen lässt.<br />
Bislang galt Biokohle vor allem als Hoffnung für e<strong>in</strong>e nachhaltige Verbesserung der Bodenfruchtbarkeit bei<br />
gleichzeitiger Verm<strong>in</strong>derung des <strong>CO2</strong>-Gehaltes der Luft. Bei der Herstellung von Biokohle wird beliebige Biomasse<br />
unter Luftabschluss und bei Temperaturen von 400 bis 900 ° C zu e<strong>in</strong>em brennbaren Synthesegas und sehr re<strong>in</strong>er,<br />
hochporöser Kohle zersetzt. Neben der Pyrolyse, wie dieser Prozess genannt wird, gibt es aber auch andere technische<br />
Prozesse, bei denen Biomasse zersetzt und verkohlt wird. E<strong>in</strong>es dieser Verfahren ist das bereits 1913 von Friedrich<br />
Bergius erfundene Verfahren der Hydrothermalen Karbonisierung.<br />
.<br />
Hydrothermale Karbonisierung (<strong>HTC</strong>)<br />
Das meist nach se<strong>in</strong>er englischen Abkürzung “<strong>HTC</strong>” benannte Verfahren der hydrothermalen Karbonisierung basiert<br />
darauf, dass feuchte Biomasse unter e<strong>in</strong>em hohem Druck von über 20 bar für mehrere Stunden auf e<strong>in</strong>e Temperatur<br />
von etwa 180°C erhitzt wird. Durch die Hitze und den Druck werden Hydroxidionen (OH-) und Wasserstoffionen<br />
(H+) aus den langkettigen organischen Molekülen der Biomasse herausgelöst. So entstehen neben Wasser (H2O)<br />
immer kohlenstoffreichere organische Polymere und Wärme, die bei diesem Prozess zusätzlich freigesetzt wird. Nach<br />
der Druckentspannung und Abkühlung des Kohle-Wassergemisches, wird die wässrige Lösung abgepresst, so dass<br />
<strong>HTC</strong>-Briketts als Endprodukt entstehen. Die <strong>in</strong> der Biomasse ürsprünglich enthaltenen M<strong>in</strong>eralstoffe, Schwermetalle<br />
und e<strong>in</strong>e Reihe nur teilweise zerstörte organische Verb<strong>in</strong>dungen werden zum größten Teil mit der wässrigen Phase<br />
ausgepresst. Es gibt Bestrebungen, die M<strong>in</strong>eralstoffe aus der wässrigen Lösung als Düngemittel wiederzugew<strong>in</strong>nen,<br />
doch müssen hierfür noch e<strong>in</strong>ige technische Hürden überwunden werden.<br />
Die Kohlenstoff-Effizienz des Prozesses ist sehr hoch, auch wenn sie nicht jene 100% erreicht, die manche ihrer<br />
Verfechter behaupten. Doch selbst bei e<strong>in</strong>er C-Effizienz von 85 – 90 % erreicht das <strong>HTC</strong>-Verfahren die höchste<br />
Effizienz aller bekannten Umwandlungsmethoden für organische Abfälle wie z.B. Kompostierung, Vergärung,<br />
Pyrolyse usw.<br />
.<br />
Vergleich von Hydrokohle und Biokohle<br />
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Anders als bei der Pyrolyse wird durch den hohen Druck die ursprüngliche Zellstruktur der Biomasse zerstört, so dass<br />
sehr homogene, nicht poröse Kohlen entstehen. Die Hydrokohlen besitzen durch ihre homogene, dichte Struktur sehr<br />
gute Brennwerte im Bereich von 25 MJ/kg (im Vergleich trockenes Holz: 19 MJ/kg; Rohbraunkohle: 9 MJ/kg;<br />
Holzkohle: 17 MJ/kg; Braunkohle: 21 MJ/kg). Dank ger<strong>in</strong>gen Transportvolumens, hoher Ascheschmelzpunkte und<br />
niedriger NOx-Emissionen s<strong>in</strong>d Hydrokohlen hervorragend für die Wärme- und Energiegew<strong>in</strong>nung geeignet.<br />
Da bei den relativ niedrigen Temperaturen des <strong>HTC</strong>-Prozesses nicht alle organischen Verb<strong>in</strong>dungen aufbrechen,<br />
enthält das Endprodukt noch zahlreiche organische Verb<strong>in</strong>dungen, die zwar bei der Verbrennung unproblematisch<br />
s<strong>in</strong>d, die Hydrokohle aber nur bed<strong>in</strong>gt als Düngemittel oder Bodenhilfsstoff e<strong>in</strong>setzen lässt. Versuche, bei denen<br />
Hydrokohle mit Biokohle und Kompost gemischt und gealtert wurde, lassen allerd<strong>in</strong>gs hoffen, dass auch Hydrokohle<br />
unter bestimmten Voraussetzungen zur Förderung der Bodenfruchtbarkeit e<strong>in</strong>gesetzt werden könnte.<br />
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01.11.2010
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Hydrokohle verbrennt mit sehr sauberer Flamme und sorgt für niedrige Abgasbelastung<br />
Die bodenbiologogische Funktionsweise von Biokohle und Hydrokohle unterscheiden sich grundlegend. So s<strong>in</strong>d bei<br />
Hydrokohle die für die Verwendung als Bodenhilfsstoff so bedeutenden Kriterien wie Wasserhaltefähigkeit,<br />
Nährstofffixierung (KAK), spezifische Oberfläche, Porendiversität deutlich niedriger als bei Biokohlen. Auch gibt es<br />
bisher noch ke<strong>in</strong>e verlässlichen Untersuchungen, wie lang Hydrokohle stabil im Boden verbleiben würde und <strong>in</strong>sofern<br />
als Kohlenstoffsenke wirksam werden könnte.<br />
Hydrokohle und Biokohle s<strong>in</strong>d zwei grundlegend verschiedene Endprodukte der Biomasseumwandlung, die sich <strong>in</strong><br />
e<strong>in</strong>er umfassenden Biomassestrategie hervorragend ergänzen können.<br />
.<br />
Das <strong>AVA</strong>-<strong>CO2</strong>-Verfahren<br />
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Im Unterschied zu zahlreichen anderen <strong>HTC</strong>-Entwicklungsprojekten, die trotz vollmundiger Ankündigungen und<br />
hohen Budgets bisher noch weit vom Dauerbetrieb <strong>in</strong>dustrieller <strong>Anlage</strong>n entfernt s<strong>in</strong>d, hat sich <strong>AVA</strong>-<strong>CO2</strong> früh auf<br />
das sogenannte Batch-Verfahren konzentriert. Hierbei wird aller zwei bis drei Stunden e<strong>in</strong> zentraler Reaktor<br />
vollautomatisch mit Biomasse befüllt. Bei e<strong>in</strong>em Druck von 22 bar und Temperaturen um 220°C wird die Biomasse<br />
zersetzt, wobei nicht nur Kohle und Wasser, sondern auch Wärme erzeugt wird. Diese Wärme wird zur<br />
Aufrechterhaltung des Prozesses genutzt, so dass das Verfahren <strong>in</strong>sgesamt nahezu energieautonom abläuft. Nach<br />
Beendigung des Verkohlungsprozesses wird das Kohle-Wassergemisch <strong>in</strong> e<strong>in</strong>en Speichertank geschleust, so dass e<strong>in</strong><br />
teil des hohen Drucks, unter dem das Kohle-Wassergemisch steht, zwischengespeichert bleibt. Sobald der<br />
Hauptreaktor erneut mit Biomasse befüllt ist, wird der Druck des Speichertanks genutzt, um den Druck im<br />
Hauptreaktor wieder aufzubauen. Auf diese Weise geht nicht nur sehr wenig Energie verloren, sondern es wird auch<br />
verh<strong>in</strong>dert, dass die Umwelt durch Geruchs- und Klimagasse verunre<strong>in</strong>igt werden.<br />
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Die weltweit erste <strong>in</strong>dustrielle <strong>HTC</strong>-<strong>Anlage</strong> der Firma <strong>AVA</strong>-<strong>CO2</strong> mit e<strong>in</strong>er Jahreskapazität<br />
von 8400 t Biomasse<br />
Das Batchverfahren ist so konzipiert, dass die <strong>Anlage</strong> ohne E<strong>in</strong>griff von außen im 24-Stunden-Betrieb läuft. In der<br />
ersten <strong>in</strong>dustriellen <strong>Anlage</strong> <strong>in</strong> Karlsruhe wird derzeit nur e<strong>in</strong> Hauptreaktor mit e<strong>in</strong>em Fassungsvermögen von 14 400 l<br />
und e<strong>in</strong>em Jahresdurchsatz von 8400 t Biomasse e<strong>in</strong>gesetzt. In nächsten <strong>Anlage</strong>n sollen jeweils 5 bis 10 solcher<br />
Hauptreaktoren parallel geschaltet werden, so dass e<strong>in</strong> Jahresdurchsatz von bee<strong>in</strong>druckenden 50.000 t Biomasse<br />
realistisch wird. In der Karlsruher <strong>Anlage</strong> wird derzeit Biertreber als zu verkohlende Biomasse benutzt, doch ließen<br />
sich auch nahezu alle anderen feuchten Biomassen wie Klärschlamm, Nahrungs- oder Vergärungsreste e<strong>in</strong>setzen.<br />
<strong>AVA</strong>-<strong>CO2</strong> ist e<strong>in</strong>e schweizerische Firma mit Sitz <strong>in</strong> Zug, die hervorragende Ingenieurleistungen mit e<strong>in</strong>em hoch<br />
professionellen Firmenkonzept vere<strong>in</strong>t. Zahlreiche Kooperationen mit Forschungs<strong>in</strong>stituten, Wirtschaftsverbänden<br />
und Investoren lassen e<strong>in</strong>en langfristigen Firmenerfolg erwarten. Man mag diesen Pionieren e<strong>in</strong>er wahrhaft<br />
revolutionären Biomasse-Technologie viel Glück auf ihrem Entwicklungsweg wünschen und hoffen, dass sie sich<br />
trotz ihrer großen, nur zentral e<strong>in</strong>setzbaren <strong>Anlage</strong>ntechnik dem Gedanken nachhaltiger Biomasseproduktion<br />
verschreiben und sich der Gefahren, die bei unbedachtem E<strong>in</strong>satz drohen, stets bewusst bleiben.<br />
Rat<strong>in</strong>g: 4.7/5 (3 votes cast)<br />
Tags: Biokohle, <strong>HTC</strong>-Kohle, Hydrokohle, hydrothermale Karbonisierung, klimaneutral<br />
Verwandte Beiträge<br />
• 1. Deutsche Biokohle Symposium<br />
• Kochen mit Bioabfällen und dabei Kohle produzieren<br />
• Biokohle für Entwicklungsländer<br />
• Biokohle statt Nahrungsmittel?<br />
Weitere Informationen f<strong>in</strong>den Sie unter: www.ava-co2.com<br />
Zitierweise: Journal für Terroirwe<strong>in</strong> und Biodiversität, 2010, ISSN 1663-0521<br />
Dieser E<strong>in</strong>trag wurde veröffentlicht am Samstag, 30. Oktober 2010 um 10, Okt und wurde abgelegt unter Klimafarm<strong>in</strong>g.<br />
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5 Antworten zu “<strong>Erste</strong> <strong>HTC</strong>-<strong>Anlage</strong> <strong>in</strong> <strong>in</strong>dustriellem <strong>Maßstab</strong>””<br />
1.<br />
2.<br />
3.<br />
4.<br />
Jochen B<strong>in</strong>ikowski<br />
Am 30. Oktober 2010 um 21:49 Uhr Titel: Lebensmittelkonkurrenz<br />
Das sieht auf dem ersten Blick vielversprechend aus. Allerd<strong>in</strong>gs darf die Frage erlaubt se<strong>in</strong>, warum es ke<strong>in</strong>e<br />
H<strong>in</strong>weise darauf gibt, was die Tonne Hydrokohle bei der geplanten größeren <strong>Anlage</strong> am Ende kosten wird.<br />
Wenn die <strong>HTC</strong>-Kohle zur Verstromung e<strong>in</strong>gesetzt werden soll, steht zu befürchten, dass hier das nächste<br />
bodenlose Subventionsfass aufgemacht wird. <strong>HTC</strong> würde dann <strong>in</strong> direkter Konkurrenz zu den Biogasanlagen<br />
stehen, und zwar sowohl bei der Strome<strong>in</strong>speisung als auch der Biomasse-Beschaffung. Der Gedanke, dass e<strong>in</strong>e<br />
500 KW Biogasanlage ca. 250 Hektar Maisfelder benötigt, lässt nichts Gutes <strong>in</strong> Bezug auf die<br />
Lebensmittelpreise erahnen.<br />
James Elsener<br />
Am 31. Oktober 2010 um 09:14 Uhr Titel: Hydrokohle = Koks<br />
Interessant ist, dass Hydrokohle e<strong>in</strong>en Heizwert von 25 MJ/kg aufweist. Damit ist es <strong>in</strong> der Region von Koks<br />
(23 – 31MJ/kg) und die Hydrokohle könnte Anwendung f<strong>in</strong>den im Verhüttungsprozess zur Herstellung von<br />
Stahl.<br />
Dies ist umso <strong>in</strong>teressanter, da die Herstellung der Hydrokohle deutlich weniger Energie als die Herstellung von<br />
Koks zu benötigen sche<strong>in</strong>t.<br />
Hydrokohle kann aus jedem beliebigen Nassrückstand aus der Landwirtschaft oder auch aus Kläranlagen<br />
hergestellt werden und bee<strong>in</strong>flusst somit die CO²-Bilanz positiv.<br />
Es bleibt zu hoffen, dass die Firma <strong>AVA</strong>-CO² nicht e<strong>in</strong>fach im sozialdemokratisch fermentierten<br />
Subventionsdschungel ernten, sondern e<strong>in</strong>e tatsächlich energierelevante Leistung erbr<strong>in</strong>gen will.<br />
Walter Danner<br />
Am 31. Oktober 2010 um 10:20 Uhr Titel: Bionergie hat ke<strong>in</strong>en E<strong>in</strong>fluss auf die Lebensmittelpreise<br />
Der letzte Satz von Herrn B<strong>in</strong>ikowski “Der Gedanke, dass e<strong>in</strong>e 500 KW Biogasanlage ca. 250 Hektar<br />
Maisfelder benötigt, lässt nichts Gutes <strong>in</strong> Bezug auf die Lebensmittelpreise erahnen.” hat mich veranlasst<br />
folgende Information auf diese Webseite zu stellen:<br />
“Die verworfenen und weggeworfenen Lebensmittel Europas und Nordamerikas würden dreimal ausreichen,<br />
um alle Hungernden der Welt satt zu machen!”<br />
Details unter http://www.sonnenseite.com/Aktuelle+News,Nicht+gleich+wegwerfen!<br />
+Frisch+auf+den+Muell+muss+nicht+se<strong>in</strong>,6,a17373.html<br />
Damit ist klar, dass wir noch großen Spielraum haben, um statt Lebenmittel Energie auf den Äckern zu<br />
erzeugen.<br />
Wir sollten <strong>in</strong> Deutschland auch mal darüber nachdenken den Fleischkonsum auf das Niveau der Italiener zu<br />
senken. Dann würden wieder Flächen für die Energieproduktion frei statt für die energieverschwendende<br />
Fleischproduktion.<br />
Die Lebensqualität der Deutschen würde damit wahrsche<strong>in</strong>lich noch steigen.<br />
“Hohe” Lebensmittelpreise: Der Deutsche verwendet nur noch 11% se<strong>in</strong>es E<strong>in</strong>kommens für Lebensmittel!<br />
Me<strong>in</strong>e Schlussfolgerung: Ke<strong>in</strong>e Angst vor steigenden Lebensmittelpreisen wegen der Produktion von Energie<br />
aus Biomasse.<br />
Jochen B<strong>in</strong>ikowski<br />
Am 31. Oktober 2010 um 11:59 Uhr Titel: Regenwald wird abgeholzt<br />
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Als es damals mit dem Biogas und Biosprit losg<strong>in</strong>g, hieß es auch, dass die Lebensmittelpreise davon nicht<br />
berührt werden. Tatsächlich s<strong>in</strong>d dann aber massenhaft Tropenwälder abgeholzt worden und <strong>in</strong> Deutschland<br />
s<strong>in</strong>d die Pachtpreise für Maisland rapide gestiegen. Das war auch e<strong>in</strong>er der Gründe für die Preisexplosion 2008<br />
und den daraus resultierenden Hungerrevolten.<br />
Natürlich gibt es s<strong>in</strong>nvolle Methoden, z.B. die Verwertung von Abfällen. Auch gibt es e<strong>in</strong> unglaubliches<br />
Steigerungspotenzial bei den Ernteerträgen <strong>in</strong> der Dritten Welt. Nur, letztendlich wird leider immer das gemacht<br />
was kurzfristig den höchsten Profit verspricht. Genau diese Gefahr sehe ich bei der <strong>HTC</strong> Technik. Da wird man<br />
sich auf diejenige Biomasse konzentrieren, von der die höchste Ausbeute zu erwarten ist.<br />
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01.11.2010
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5.<br />
hps<br />
Am 31. Oktober 2010 um 17:46 Uhr Titel: Beschränkung der Biomassen<br />
Ich schätze die Gefahr, die Herr B<strong>in</strong>ikowski beschreibt, ebenfalls als sehr real e<strong>in</strong>. Die E<strong>in</strong>schränkungen für die<br />
e<strong>in</strong>zusetzenden Biomassen, wie wir sie <strong>in</strong> den Richtl<strong>in</strong>ien für Biokohle fordern, werden von derart großen<br />
<strong>Anlage</strong>n kaum e<strong>in</strong>gehalten. Und e<strong>in</strong>e Selbstbeschränkung der Industrie, die von ihren Kunden den E<strong>in</strong>satz<br />
nachhaltig erzeugter Biomassen verlangen, ist sicher ebenfalls nicht realistisch. Hier noch mal unser<br />
Richtl<strong>in</strong>ienvorschlag, dessen E<strong>in</strong>haltung den schlimmsten Mißbrauch verh<strong>in</strong>dern würden:<br />
A. E<strong>in</strong>gesetzte Biomasse<br />
1. Re<strong>in</strong>e Organische Reststoffe ohne relevant toxische Belastungen durch Schwermetalle, Farbreste,<br />
Lösungsmittel etc. Saubere Trennung von nichtorganischen Abfällen wie Elektronikschrott, Plaste, Gummi etc.<br />
[In e<strong>in</strong>em Anhang sollte e<strong>in</strong>e Positivliste mit verwendbaren Biomassen geführt werden: Grünschnitt, Borke,<br />
Sägespäne, Gärreste, organische Hausabfälle, Fäkalien, Mist, Lebensmittelreste, Schlachtabfälle …]<br />
2. Land- und forstwirtschaftliche Reststoffe wie Getreidespelz, Fruchtschalen, Fruchtkerne, Trester, Borke etc.<br />
(Positivliste)<br />
3. Landwirtschaftliche Produkte aus dem Anbau von Energiepflanzen, die ohne Pestizide, Herbizide,<br />
M<strong>in</strong>eraldünger und genetisch modifiziertes Saatgut erzeugt s<strong>in</strong>d und maximal 15% der landwirtschaftlichen<br />
Nutzfläche e<strong>in</strong>er Region entsprechen. [Ackerforstwirtschaft, Energiepflanzen – die Begrenzung auf 15% soll<br />
die Konkurrenz zur Lebensmittelproduktion e<strong>in</strong>schränken, die Höhe des Prozentsatzes wäre zu diskutieren]<br />
4. Biokohle darf nur dann aus Forstholz gewonnen werden, wenn e<strong>in</strong>e nachhaltige Bewirtschaftung des<br />
entsprechenden Waldes gewährleistet ist. Insbesondere die Abholzung von Regenwald, wie es derzeit zur<br />
Produktion von Holzkohle weitflächig der Fall ist, muss verh<strong>in</strong>dert werden.<br />
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