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Tätigkeitsbereiche

Thermische Veredlung

Verfahren und Funktion
Klärschlammverwertung

Ziele

Die thermochemische Energieträgerwandlung verfolgt folgende Ziele:

  • eine Erhöhung des Gebrauchswertes
  • die Veränderung der Gebrauchseigenschaften und
  • die stoffliche Nutzung

Vorteile

Durch die thermochemische Umwandlung ergeben sich folgende Vorteile:

  • eine einheitliche Struktur der gebildeten Brennstoffe
  • die vollständige Umsetzung von problematischen Reststoffen und
  • die Substitution konventioneller Kraftstoffe

WUDAG bietet Ihnen ein bewährtes und dezentrales Verfahren an, das international in einem breiten Anwendungsfeld zum Einsatz kommt. Dadurch ist ein ausgereifter und für Ihren Einsatzstoff auslegbarer, sicherer Prozess durchführbar.

Verfahren

Fossile und nachwachsende Energieträger, einschließlich Abfälle und Reststoffe werden unter Luftabschluss und Wärmezufuhr thermochemisch veredelt. Energetisch und stofflich wertvolle Substanzen werden extrahiert und anschließend als Energiequelle oder erneuerbares Produkt für die chemische Anwendung eingesetzt. Die entstandenen Produkte sind Ausgangsstoffe für Schlüsselprozesse der Stoff- und Energiewirtschaft (z.B. Produktion von Strom, Wärme, Ruß und Kraftstoffen).

Bei der Pyrolyse (=Thermolyse) wird der Rohstoff thermochemisch zersetzt und homogenisiert. Die Starttemperatur ist einsatzstoffabhängig und beginnt im Falle der Biomasse ab 150°C. Während des Pyrolyseprozesses kommt es zur Entgasung. Dies ist ein Prozess, in deren Verlauf die Freisetzung der flüchtigen Bestandteile stattfindet. Je nach Prozesstemperatur durchläuft der Rohstoff verschiedene Pyrolyseschritte. Abhängig von der Zielsetzung, wird zwischen Torrefizierung, Pyrolyse und Vergasung unterschieden. Die Übergänge sind fließend und alle Reaktionen können im gleichen Reaktor durchgeführt werden. Die typischen Verweilzeiten betragen 5 – 30 Minuten bei Temperaturen zwischen 250°C – 900°C.

Torrefizierung

Die Torrefizierung ist eine Möglichkeit um die Energiedichte zu erhöhen. Die Behandlung dauert wenige Minuten und erfolgt anaerob bei Temperaturen zwischen 200°C bis 300°C. Die Biomasse verliert dabei an Gewicht (bis 30%) und wird brüchig, so dass sie anschließend zerkleinert oder entgast werden kann. Die Torrefizierung erzeugt außerdem ein homogenes Produkt, das auf einfachem Wege zu Pellets verarbeitet werden kann.

Pyrolyse

Die Pyrolyse wird zwischen 400°C und 900°C betrieben. Die daraus entstehende Kohle kann als Brennstoff, Industrieruß (Carbon Black) oder zur Bodenaufwertung verwendet werden. Das entstandene Öl wird als Brennstoff (Heizöl) eingesetzt oder weiter raffiniert. Das Pyrolysegas kann in Brennern, Gasmotoren oder -turbinen umgesetzt werden. Die Hochtemperaturpyrolyse erzeugt hochkalorische Gase mit Methananteilen bis 50%, abhängig vom Einsatzstoff.

Vergasung

Eine Vergasung (mit geringer Luftzugabe), als auch eine Hochtemperaturpyrolyse (800°C – 900°C) sind wahlweise im gleichem Reaktor durchführ. Der Heizwert des Pyrolysegases liegt im Bereich von 10 MJ/m³ bis 30 MJ/m³. Nach einer Reinigung, kann das Pyrolysegas als Brennstoff für die Stromproduktion, oder als Synthesegas verwendet werden.

Anwendungsbereiche

  • Torrefizierung von Biomasse
  • Pyrolyse von Biomasse
  • Pyrolyse von Plaste und Reifen
  • Vergasung von Klärschlamm
  • Vergasung von Siedlungsabfällen
  • Regeneration von Aktivkohle
  • Aufwertung von Ölschlamm

Klärschlammentsorgung in Deutschland

Die Behandlung von anthropogenen Reststoffen nimmt besonders in Hinblick wachsender Bevölkerungszahlen eine wichtige Rolle ein. Abwässer enthalten Exkremente und Schmutz, die ein Gesundheitsrisiko darstellen wenn sie nicht angemessen behandelt werden. Als Reststoff nach der Abwasserbehandlung bleibt Klärschlamm zurück. Klärschlamm ist eine wasserhaltige, energiereiche Biomasse mit hohem Nährstoffanteil. In Deutschland fallen jährlich rund 10 Millionen Tonnen wässriger Klärschlamm an. Die Klärschlammbehandlung verteilt sich nach Umweltbundesamt im Jahr 2010 wie folgt:

53,2% thermische Entsorgung
30,0% Landwirtschaft
13,7% landschaftsbauliche Maßnahmen
3,1% sonstige stoffliche Verwertung

Viele Anlagenbetreiber entsorgen ihren Klärschlamm kostenintensiv und ohne stoffliche oder energetische Rückgewinnung. Die ökologisch und ökonomisch sinnvollere Verwertung wird aufgrund folgender Tatsachen mittelfristig aber eine Notwendigkeit:

  • Hohe Entsorgungskosten
  • Negative Energie und CO2-Bilanz der Klärschlammverbrennung
  • Keine Rückgewinnung von Nährstoffen
  • Absehbares Düngeverbot versperrt rund einem Drittel des Gesamtaufkommens den Entsorgungsweg

Klärschlammpyrolyse als wirtschaftliche und umweltschonende Alternative

Vorteile:

  • keine Gerüche
  • sterilisiertes und trockenes Produkt
  • verringerte Brandgefahr
  • Wärmerückgewinnung mit Pyrolysegas als gasförmiges Produkt
  • Biokohle als festes Produkt kann zur Verbesserung von Böden eingesetzt werden
  • > 9% der Biokohle enthalten N, Mg, S, Si, K, P, Ca
  • dezentrale Lösung, keine teuren Klärschlamm-Transporte notwendig
  • auf jeder Kläranlage einsetzbar ohne den Klärprozess zu verändern

Die Klärschlammpyrolyse wird energetisch effizienter, je besser der Klärschlamm vorgetrocknet ist (siehe Trocknung). Besonders aussichtsreich ist es unausgefaulten Klärschlamm einzusetzen. Dieser weißt einen fast doppelt so hohen Energiegehalt auf, verglichen mit Restschlamm aus Faultürmen.