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- Recycling
- FAU-Projekt im BayFORREST-Verbund
Bioabfälle für Mikroben appetitlich aufbereitet
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- Von Mikroorganismen weichgekocht und durch Vergärung in einen
Energieträger verwandelt: so könnte die Zukunft von Bioabfällen
aussehen. Die innovative Verfahrenskombination wird am Applikations- und
Technikzentrum ATZ-EVUS in Sulzbach-Rosenberg in Zusammenarbeit mit dem
Erlanger Lehrstuhl für Strömungsmechanik entwickelt und optimiert.
Besonders eignet sich dieser neue Weg des Recycling für schadstoffhaltiges
oder seuchenhygienisch bedenkliches Material.
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- Die Vermeidung und, sofern dies nicht möglich ist, die Verwertung
von Abfällen gelten in der heutigen Abfallwirtschaft als oberste Ziele.
Auch Bioabfälle aus Haushalten oder Gewerbebetrieben werden getrennt
gesammelt und verwertet. Deren flächendeckende Sammlung ("Biotonne")
hat das Gesamtaufkommen in den letzten Jahren stark erhöht.
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- Die älteste und bekannteste der heute üblichen Methoden zur
biologischen Abfallverwertung ist das Kompostieren. Die heutigen Kompostierungsverfahren
präsentieren sich technisch sehr ausgereift, sind jedoch nicht in
der Lage, den Energieinhalt der Bioabfälle zu nutzen, sondern verbrauchen
im Gegenteil Energie zum Betrieb der Kompostmieten. Es wird also, wie es
einmal formuliert wurde "ein Energieträger unter Aufwand von
Energie entsorgt".
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- Aus diesem Grund etablieren sich zunehmend sogenannte Vergärungsverfahren,
die unter Sauerstoffausschluß auf mikrobiologischem Wege Bioabfälle
in Biogas umwandeln, das wiederum zur Gewinnung von Wärme und Strom
eingesetzt werden kann. Bei der Vergärung verbleibt ein Rückstand,
der wiederum zu Kompost umgesetzt werden kann.
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- Ein Nachteil beider Methoden, insbesondere für die Verwertung
von Material wie Speise- und Kantinenresten, ist die mangelnde Hygienisierung
der Substrate während des Rotte- bzw. Vergärungsprozesses, weswegen
die neue Bioabfallverordnung ein vorhergehendes oder nachgeschaltetes Erhitzen
vorschreibt. Problematisch ist in vielen Fällen auch die Vermarktung
der Komposte, da die steigenden Mengen zunehmend Absatzschwierigkeiten
bedingen. In verschärfter Form gilt dies für stärker schadstoffbefrachtete
Fraktionen, die den Anforderungen der Bioabfallverordnung nicht gerecht
werden.
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- Überschuß an Energie
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- Lösungen bietet das neuentwickelte Recyclingverfahren an, das
aus zwei Stufen besteht. Bioabfälle werden zunächst zerkleinert
und zusätzlich mit Wasser angemaischt. Im ersten Schritt, der Flüssigphasenhydrolyse,
werden die derart aufbereiteten Bioabfälle dann in einem Reaktor bei
erhöhtem Druck (mehr als 10 bar) und hohen Temperaturen (mehr als
150°C) gleichsam weichgekocht, dabei weitestgehend verflüssigt
und so aufgeschlossen, daß auch biologisch schwer abbaubare Substanzen
für den Stoffwechsel von Mikroorganismen verfügbar gemacht werden.
Das Substrat wird dadurch außerdem hygienisch vollständig unbedenklich.
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- Das so aufgeschlossene Material (Hydrolysat) wird von den wenigen noch
verbliebenen Feststoffanteilen getrennt und im zweiten Schritt in einem
Vergärungstank zu Biogas umgesetzt, das wiederum in einem Blockheizkraftwerk
in elektrischen Strom umgewandelt wird. Dies deckt mehr als den Eigenbedarf
der Anlage; der Überschuß kann ins öffentliche Stromnetz
eingespeist werden. Zusätzliche Energie aus einer Kraft-Wärme-Kopplung
heizt den Flüssigphasenhydrolysereaktor auf.
- Die abgetrennten, nicht aufgeschlossenen Feststoffe lassen sich gut
entwässern und können aufgrund ihrer Zusammensetzung sowohl als
Kompostzuschlagstoff verwendet als auch verbrannt werden. Die zweite Möglichkeit
bietet sich vor allem für schadstoffkontaminierte Abfälle an,
da sich die Schadstoffe vorwiegend im Feststoff anreichern. Das Abwasser
des Vergärungstanks wird im Sinne geschlossener Kreisläufe weitestgehend
in den Prozeß zurückgeführt und zum Anmaischen neuankommenden
Materials genutzt. Lediglich ein kleiner Teil wird ausgeschleust.
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- Diese Technologie wurde im Labor und in einer halbtechnischen Anlage
untersucht. Hier konnten aus den durch Flüssigphasenhydrolyse behandelten
Bioabfällen Biogasausbeuten erreicht werden, die bis zu 30 % über
den Ergebnissen des unbehandelten Materials lagen. Die Menge an verbleibenden,
nicht aufschließbarem Material war ebenfalls deutlich geringer. Dies
zeigt klar, daß die biologische Abbaubarkeit des Abfallmaterials
durch die Flüssigphasenvorbehandlung deutlich verbessert wird. Gleichzeitig
halbierte sich die Gärzeit im Vergleich zu anderen Verfahren. Für
eine großtechnisch realisierte Anlage bedeutet dies, daß der
Vergärungstank im Vergleich zu einer konventionellen Vergärungsanlage
wesentlich kleiner dimensioniert werden kann, was dementsprechend Investitionskosten
einspart. Da zudem eine zusätzliche Hygienisierungsstufe entfällt,
wird die Investition der Flüssigphasenhydrolyse mehr als gedeckt.
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- Zusammenfassend bietet die neuentwickelte Technologie gegenüber
konventionellen Verfahren Kostenvorteile durch höhere Biogas- und
damit Stromausbeuten, eine integrierte Hygienisierung und verkürzte
Gärzeiten. Die Menge an verbleibenden, nicht aufschließbarem
Feststoffmaterial ist ebenfalls deutlich geringer als der Kompostanfall
üblicher Kompostierungs- oder Vergärungsanlagen. Besonders geeignet
ist dieses Verfahren für das Recycling von feuchten Bioabfällen,
seuchenhygienisch bedenklichem Material, wie Speise- und Kantinenabfälle
bzw. Tierkörpern- und teilen, sowie Bioabfällen, die stärker
mit Schwermetallen oder organischen Schadstoffen befrachtet sind. Aber
auch bei der Behandlung von Klärschlamm zeigen sich in ersten Versuchen
vielversprechende Ergebnisse.
- Dr. Doris Schieder
- Dr.-Ing. Franz Bischof
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- · Kontakt:
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- Dr. Doris Schieder, ATZ-EVUS Applikations- und Technikzentrum
- Kropfersrichter Straße 6 - 8, 92237 Sulzbach-Rosenberg
- Tel.: 09661/60 864, Fax: 09661/6889, E-mail: dschieder@atz-evus.de
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- Prof. Dr. Franz Durst, Lehrstuhl für Strömungsmechanik
- Cauerstraße 4, 91058 Erlangen, Tel: 09131/85 -29501, -29502,
Fax: 09131/85 -29503
- E-mail: durst@lstm.uni-erlangen.de
- Mediendienst FORSCHUNG Nr. 531 vom 21.01.1999
Sachgebiet Öffentlichkeitsarbeit (Pressestelle) pressestelle@zuv.uni-erlangen.de
Stand 21.01.1998