Lösungen für eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft

LÖSUNGEN FÜR EINE NACHHALTIGE KREISLAUFWIRTSCHAFT

Innovation in der energetischen Verwertung biogener Rest- und Abfallstoffe

Mit dem Thermo-Katalytischen Reforming (TCR®)-Verfahren können vielfältige Biomassen bzw. organische Reststoffe nachhaltig verwertet werden. Alle Abfall- und Reststoffe werden in einem flexiblen Verfahren in drei hochwertige Rohstoffe (Synthesegas, Bioöl und Biokohle) umgesetzt. Dies bietet vielfältige Lösungsmöglichkeiten für Kommunen, Entsorger, die Landwirtschaft und die Industrie.

Entsorgung organischer Reststoffe
Produktion nachhaltiger Rohstoffe
Flexible Verwertung

Entsorgung organischer Reststoffe


Waste-to-Energy für Kommunen und Entsorger

Kommunale und gewerbliche Reststoffe wie Klärschlamm, Bio- und Siedlungsabfall, Markt- und Speisereste, Gärreste aus Biogasanlagen und Landschaftspflegematerial können vor Ort optimal in Strom und Wärme umgewandelt werden. Moderne Blockheizkraftwerke nutzen die eingesetzten Brennstoffe äußerst effizient und liefern nicht nur Strom, sondern auch Wärme für Haushalt, Gewerbe und Industrie. Das Synthesegas mit seinem hohen Wasserstoffgehalt ist frei von Teer, Staub und Aromaten und kann ohne weitere Verarbeitung sowohl in Gas- und Zündstrahlmotoren als auch in Turbinen eingesetzt werden.

Klärschlamm

Allein in Deutschland verließen im Jahr 2012 rund 1,85 Millionen Tonnen Klärschlamm (bezogen auf die Trockenmasse) die Wasseraufbereitungsanlagen. Durch seinen hohen Anteil organischen Materials und anorganischer Pflanzennährstoffe, wie beispielsweise der Phosphate, lässt sich Klärschlamm sowohl energetisch als auch landwirtschaftlich nutzen. So wurde 2012 etwa 1 Million Tonnen Klärschlamm verbrannt. Der Rest fand Verwendung als Dünger, wurde kompostiert oder im Landschaftsbau genutzt. Eine interessante Alternative zur thermischen Verwertung und zur direkten Nutzung als Düngemittel stellt das von uns entwickelte TCR®-Verfahren dar. Einerseits lässt sich der hochkalorische Anteil des Klärschlamms in Synthesegas und Bioöl umwandeln, wird damit transport- und lagerfähig und kann anschließend entweder als Energieträger oder als Ausgangsstoff für die chemische Industrie dienen. Andererseits bleiben die für die Landwirtschaft wichtigen mineralischen Bestandteile in der Biokohle zurück und können entweder direkt oder nach Extraktion dem Boden wieder zugeführt werden.

Organische Siedlungsabfällen

Zu den organischen Siedlungsabfällen zählen nicht nur separat gesammelte Markt- und Speiseabfälle aus Haushalten, Handel und Kleingewerben, sondern auch Pflanzenreste aus Hof, Garten oder kommunalen Grünanlagen. Der organische Anteil an den Siedlungsabfällen hängt dabei sehr stark von Kultur, Klima und wirtschaftlichem Entwicklungsstand ab. So lag er im Jahr 2012 beispielsweise zwischen 67 % im Asiatisch-Pazifischen Raum und 27 % in den OECD Staaten. Allerdings ist die absolute Menge an organischen Abfällen in hochentwickelten Ländern immer noch am größten. Und auch der Umgang mit den Abfällen ist sehr unterschiedlich. Ob sie in Müllverbrennungsanlagen thermisch verwertet, zu Kompost verarbeitet oder auf einer Deponie gelagert werden, hängt nicht nur vom Müll selber, sondern auch von Land und Region ab. Dabei stellen vor allem in Ländern mit geringen und mittleren Einkommen wilde, offene oder schlecht betriebene Mülldeponien ein beträchtliches Umwelt- und Gesundheitsproblem dar. Eine hocheffiiziente Lösung zur energetischen Nutzung dieser Reststoffe bietet das TCR®-Verfahren.

Tierexkremente

Festmist und Gülle sind traditionell die wichtigsten organischen Wirtschaftsdünger. Doch vor allem in Regionen mit intensiver Landwirtschaft führt ein Nährstoffüberschuss insbesondere bei Nitraten und Phosphaten neben der Geruchsbelästigung immer öfter zu Problemen. Eine wesentlich effizientere Verwertungsbilanz als Biogasanlagen bietet sich unseren Kunden aus der Eingabe der Tierausscheidungen in die TCR®-Reaktoren mit Verwertung im thermo-katalytischem Reforming Prozess an.


Den Prozess verlassen energiereiches Synthesegas und motorfähiges Bioöl: beides transportfähige Langzeitenergiespeicher, die selbst genutzt oder verkauft werden können. Stickstoff- und Phosphorverbindungen – beide für die Landwirtschaft unverzichtbar – sammeln sich hingegen in der Biokohle. Die wird damit zum idealen Dünger und das ganz ohne Geruchsbelästigung.

Forstwirtschaftliche Reststoffe

Bis heute ist Holz einer der wichtigsten Rohstoffe der Menschheit. Jahr für Jahr werden weltweit mehr als 3 Milliarden Kubikmeter eingeschlagen. Neben hochwertigem Stammholz fallen dabei auch große Mengen Restholz an. Zusammen mit Rinde und Reststoffen aus der holzverarbeitenden Industrie wie etwa Sägespänen oder Sägemehl kommen waldreiche Gebiete wie die kanadische Provinz Alberta auf gut 20 Millionen Kubikmeter energiereicher Biomasse. Da traditionelle Abnehmer wie die Papierindustrie mit sinkenden Absätzen zu kämpfen haben, sind alternative Möglichkeiten zur stofflichen Verwertung von Wald- und Industrierestholz gefragt.

Hier kann der TCR®-Prozess in die Bresche springen. Denn Restholz aus dem Forst und Abfälle aus der holzverarbeitenden Industrie sind hervorragendes Ausgangsmaterial für das thermo-katalytische Reforming. Energiereiches Synthesegas, motorfähiges Bioöl und hochwertige Biokohle sind der Lohn. Sie erhöhen nicht nur die Wertschöpfung der Wälder. Sie helfen auch dabei, den Kohlenstoffkreis nachhaltig zu schließen.

Produktion nachhaltiger Rohstoffe

Synthesegas

Unter den fossilen Energieträgern trägt die Verbrennung von Erdgas am wenigsten zur CO₂-Belastung bei. Dabei schlummern wertvolle Kohlenwasserstoffe nicht nur in der Erde, sondern in auch in organischen Reststoffen. Hier setzt der TCR®-Prozess an und erzeugt hochwertiges Synthesegases: frei von Teer, Staub und Aromaten. Ohne Aufbereitung motorfähig, kann es als Energieträger sowohl in Gas- und Zündstrahlmotoren als auch in Turbinen eingesetzt werden. Ein Wasserstoffgehalt von bis zu 50 Volumenprozent lässt TCR®-Synthesegas darüber hinaus auch als wertvollen Chemierohstoff in den Wirtschaftskreislauf zurückfließen.

Bioöl

Als Energieträger und Grundstoff für die chemische Industrie ist Erdöl einer der Grundpfeiler des Industriezeitalters. Aber wegen der Folgen für die Umwelt sind Förderung und Verbrauch zugleich heftig umstritten. Öle aus nachwachsenden Rohstoffen sind eine Alternative. Doch Schlagworte wie Monokulturen, Überdüngung oder Tank versus Teller deuten auch hier Konfliktpotenziale an. Der TCR®-Prozess bietet einen weiteren Weg: Organische landwirtschaftliche, kommunale und industrielle Reststoffe können in kurzer Prozesszeit in hochwertiges Bioöl umgewandelt werden. Frei von Teer und Wachsen, mit niedrigem Säuregehalt und hohem Heizwert ist es bereits mit geringer Beimischung herkömmlicher Treibstoffe auf normalen BHKWs motorfähig. Und um Straßenkraftstoffe in Normqualität zu erhalten, genügt schon ein industrieüblicher Raffinationsprozess.

Biokohle

Inkohlung heißt der Prozess, bei dem flüchtige Bestandteile und Wasser aus abgestorbenem Pflanzenmaterial gedrängt und dadurch der Kohlenstoffanteil erhöhte wird. Auf diese Weise haben sich die Urwälder vergangener Epochen über Millionen von Jahren erst in Torf, dann in Braunkohle und schließlich in Steinkohle verwandelt. Der TCR®-Prozess beschleunigt diesen Vorgang. Organische Reststoffe werden zu trockener, lager- und transportfähiger Biokohle und die verlässt den Reaktor schon nach wenigen Stunden in Steinkohlequalität (im festen Kohlenstoffanteil). Ein weiterer Vorteil des TCR®-Verfahrens: Organische Verbindungen wie Reste von Antibiotika, Furane oder polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe zerfallen während des Prozesses. Bei organischen Schadstoffen liegen Biokohlen aus dem TCR®-Reaktor deshalb weit unter den gesetzlichen Grenzwerten. TCR®-Biokohle ist ein idealer Rohstoff für Anwendungen in Landwirtschaft, Hüttenwesen, Filtertechnik oder als Energieträger.
Produktion nachhaltiger Rohstoffe

Flexible Verwertung

Strom und Wärme aus organischen Abfällen

Moderne Blockheizkraftwerke nutzen die eingesetzten Brennstoffe äußerst effizient und liefern nicht nur Strom, sondern auch Wärme für Haushalt, Gewerbe und Industrie. Nachhaltige Energieträger für ihren Betrieb liefert der TCR®-Prozess. Denn das Synthesegas zeichnet sich nicht nur durch seinen hohen Wasserstoffgehalt mit einem Volumenanteil von bis zu 50 Prozent aus, sondern ist auch frei von Teer, Staub und Aromaten. Da es ohne weitere Verarbeitung motorfähig ist, kann es sowohl in Gas- und Zündstrahlmotoren als auch in Turbinen eingesetzt werden. Auch das Bioöl verlässt den TCR®-Reaktor frei von Teer. Ein niedriger Säuregehalt und das Fehlen von Wachsen schonen das Blockheizkraftwerk während der hohe Heizwert die Wirtschaftlichkeit steigert. Ein optional erhältliches Vergasungsmodul macht auch TCR®-Biokohlen fit für herkömmliche Blockheizkraftwerke. So kann die Energie der organischen Abfälle besonders gut genutzt werden.

Kraftstoffe & Chemikalien

Grüner Wasserstoff

Ob für die Synthese von Ammoniak, Methanol oder höheren Alkoholen, zur Hydrierung bei der Mineralölverarbeitung oder in metallurgischen Prozessen – Wasserstoff ist als industrieller Grundstoff essenziell.  Das TCR®-Verfahren liefert eine Alternative zu den fossilen Rohstoffen. Das wasserstoffreiche Synthesegas kann mit etablierten Verfahren aufgespalten werden.

Raffinierung von Kraftstoffen

Im Jahr 2015 wurden in Deutschland rund 17 Millionen Tonnen Benzin und mehr als 34 Millionen Tonnen Diesel verbraucht. TCR®-Bioöl bringt bereits die besten Voraussetzungen für die Veredlung zu Straßenkraftstoffen mit: einen hohen Heizwert und einen niedrigen Säuregehalt. Es kann wie normales Rohöl direkt raffiniert werden. Wird dazu der grüne Wasserstoff aus dem TCR®-Prozess verwendet, erhöht das nicht nur die Effizienz, sondern senkt den ökologischen Fußabdruck noch weiter. Umfangreiche Versuche haben gezeigt, dass Diesel- und Ottokraftstoffe auf Basis von TCR®-Bioöl im Gegensatz zu anderen Biokraftstoffen direkt die entsprechenden Kraftstoffnormen erfüllen können.

Chemische Grundstoffe

Die Erdölfraktion Naphtha ist ein ebenso wichtiger Rohstoff wie Steinkohle-, Braunkohle oder Holzteer. Denn daraus lassen sich verschiedenste aromatische Verbindungen herstellen, die ihrerseits als Vorprodukte einen festen Platz in der chemischen Industrie haben - Naphthalin, Benzol, Toluol. Was die Natur in Millionen von Jahren hervorgebracht hat, schafft der TCR®-Reaktor in wenigen Stunden. Organisches Material wird inaktiviert und aufgespalten. Die Anlage verlassen wasserstoffreiches Synthesegas, hochkalorisches Bioöl und wertvolle Biokohle. Die Gewinnung chemischer Vorprodukte aus diesen nachhaltigen Rohstoffen ist momentan eine wichtige Entwicklungsschiene.

Biokohle in der Landwirtschaft

Biokohle für Tiergesundheit und Hygiene

Bei intensiver Stallhaltung ergeben Kot und Urin eine problematische Mischung. Begegnen lässt sich diesen Herausforderungen mit Pflanzenkohle. Dank hoher Porosität reguliert sie die Feuchtigkeit im Stall. In die Einstreu gemischt, saugt 1 Liter Kohle bis zu 5 Liter Urin auf. Das verringert nicht nur die Ammoniakbelastung. Es schneidet auch die Bakterien im Kot von wachstumsfördernden Nährstoffe wie Phosphor und Stickstoff ab, die sich im Urin gesammelt haben. Der Fäulnis im Stall wird dadurch der Nährboden entzogen und der Keimdruck auf die Nutztiere sinkt. Wird Pflanzenkohle dem Tierfutter beigemischt, trägt sie nachweislich zur Stabilisierung des Darmmilieus und damit zur Gesundheit der Nutztiere bei.

Biokohle als Bodenverbesserer

Dank großer Oberfläche und langsamer Zersetzung von Kohle – sie bleibt mehr als 1000 Jahre stabil – kann sie nährstoffarme Böden signifikant verbessern.  Das TCR®-Verfahren nutzt organische Reststoffen, um neben Synthesegas und Bioöl auch Biokohle zu gewinnen. Eine Flächenkonkurrenz zu Nahrungsmitteln besteht also nicht und der Kohlenstoffkreislauf wird nachhaltig geschlossen.
Flexible Verwertung

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