Bioenergy: Nachhaltige Verwertung von Biomasse

Neue Konzepte zur stofflichen und energetischen Nutzung von Biomasse

© Fraunhofer UMSICHT

Innovationscluster Bioenergy

Nachhaltige Versorgung mit Rohstoffen und Energie.

Projektziele

Transport und Lagerung von frischer Biomasse und biogenen Reststoffen erweisen sich mit den bisherigen Technologien und Prozessen als kostenintensiv und nicht immer realisierbar. Der Fraunhofer-Innovationscluster Bioenergy hat Technologien entwickelt, die mobil und dezentral eingesetzt werden können, um lager- und transportwerte Zwischenprodukte herzustellen. Die Zwischenprodukte können perspektivisch in der chemischen Industrie, Kosmetikindustrie oder in der Energietechnik verarbeitet werden. Sämtliche im Rahmen des Clusters betrachteten Technologien und Konzepte stehen nicht in Nutzungskonkurrenz zur Lebensmittelproduktion.

Nutzen

Für eine Emissionsminderung klimaschädlicher Gase wie CO2 wird die stoffliche und energetische Biomassenutzung in Zukunft einen wichtigen Beitrag zur Deckung des weltweiten Rohstoff- und Energiebedarfs einnehmen. Zur Herstellung von festen oder flüssigen Energieträgern wird bisher vorrangig trockene Biomasse verwendet. Die Nutzung feuchter und/oder lignocellulosehaltiger Biomasse ist weniger verbreitet, denn der hohe Wassergehalt hat einen geringen Heizwert zur Folge und macht Lagerung und vor allem Transport aufwändig. Zudem erschweren Inhomogenität, Aschegehalt und die schlechte Verarbeitbarkeit die Nutzung. Dabei sind die weltweit anfallenden Mengen enorm; das Spektrum reicht von Gras- und Grünschnitt über Ernterückstände, Verarbeitungsreste aus land- und forstwirtschaftlicher Produktion bis zu Bioabfällen aus Privathaushalten.

Der Fraunhofer-Innovationscluster Bioenergy hat die Kompetenzen von Industrie und Wissenschaft gebündelt, um neue Nutzungskonzepte für feuchte Biomasse zu entwickeln. Der Fokus lag auf den Optimierungspotenzialen für Sammlung, Transport, Lagerung und Konversion. Auf Basis der Ergebnisse soll künftig eine neuartige Palette an biogenen Zwischenprodukten zur stofflichen und energetischen Verwertung zur Verfügung gestellt werden.

Projektphase

Nach der forschungsorientierten Entwicklung der Technologien bis hin zum Produkt- bzw. Prozessmuster erfolgte die Umsetzung in die industrielle Praxis. Die Arbeiten konzentrierten sich auf lokal/regional anfallende biogene Reststoffe aus landwirtschaftlicher Produktion und Lebensmittelproduktion sowie halmgutartige Biomasse. Mit den neuartigen technischen Verfahren können diese dezentral zu kohlenstoffreichen Zwischenprodukten für die Rohstoff- und Energieversorgung umgewandelt werden.

Ein Großteil der Entwicklungsarbeit fand im Biomassetechnikum des Fraunhofer UMSICHT in Oberhausen statt. Zur Ausstattung gehören u. a. eine Labor- und Technikumsanlage zur Pyrolyse, Aggregate zur Trocknung und Konfektionierung von Biomasse, Testanlagen zur Fraktionierung von Presssäften und eine Laboreinheit für die Hydrothermale Carbonisierung (HTC).

Ergebnis

Im Bereich Hydrothermale Carbonisierung (HTC) hat das Fraunhofer UMSICHT vielversprechende Anlagenkonzepte entwickelt. In Zusammenarbeit mit der Gronemeyer & Banck GmbH & Co. KG, einem Hersteller für Druckkessel, wurden zwei größere Versuchsanlagen realisiert. Gemeinsam mit der Phytowelt GreenTechnologies GmbH und der Hochschule Niederrhein wurde ein Konzept für einen Bioraffineriestandort erarbeitet. Des Weiteren haben sich die Forscherinnen und Forscher mit einem dezentralen Anlagenkonzept beschäftigt und neben ausführlichen Tests an zwei Versuchsanlagen Nutzungspfade für Produkte erarbeitet. Hierfür wurde gemeinsam mit dem Landmaschinenhersteller CLAAS KGaA mbH halmgutartige Biomasse durch Schnellpyrolyse zu einer flüssigen Fraktion, einem Koks und einem Gas umgesetzt.

Projektpartner

  • Airtech Stickstoff GmbH
  • Aquattro GmbH
  • CLAAS KGaA mbH
  • EnergieAgentur.NRW GmbH (Netzwerk Kraftstoffe und Antriebe der Zukunft)
  • Entrade GmbH
  • Franz-Josef Kipp GmbH & Co. KG
  • GEA Westfalia Separator Group GmbH
  • GRONEMEYER & BANCK GmbH & Co. KG
  • Kreis Weseler Abfallgesellschaft mbH & Co. KG
  • Loick Biowertstoff GmbH
  • :metabolon/Bergischer Abfallwirtschaftsverband
  • Pfeifer & Langen GmbH & Co. KG
  • Phytowelt GreenTechnologies GmbH
  • PROWICO Proteingewinnungs GmbH
  • Ruhr-Universität Bochum
  • STEAG GmbH
  • Thünen-Institut für Holzforschung (TI)
  • Wirtschaftsbetrieb Hagen WBH

Förderung
Laufzeit: Januar 2012 bis Dezember 2015
Webseite: www.efre.nrw.de