Integrierte Systeme und kaskadische Nutzung organischer Rohstoffe und Hinweise zur ganzheitlichen Nutzung von Biomasse
Günther Bochmann
20.05.2011
Günther Bochmann – IFA-Tulln
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Rohstoffe aus der Landwirtschaft
05.06.2013
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Bereitstellung Lebensmittel Produkte Fleisch Bier
Landwirtschaftliche Erzeugnisse
Schnaps Zucker
Reststoffe
Landwirtschaftliche Nutzung
Reststoffe
Gärrest/Dünger
Schlachtabfälle, Abwasser Treber, Hefe, Abwasser Schlempe
Energiegewinnung/ Produktgewinnung
Zuckerrübenschnitzel 05.06.2013
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Substrate Landwirtschaft Energiepflanzen (Nachwachsende Rohstoffe) Fallobst Saatgut- und Futtermittelreste Agroindustrie Obsttrester, Kerne bzw. Pressrückstände Gemüseabfälle Ölsaatenrückstände Nahrungs- und Genussmittelindustrie Altbrot Biertreber Brennereischlempe Molkerei- und Käsereirückstände Schlachtabfälle Panseninhalt Magen- und Darminhalte Flotatfette Gemeinden Klärschlamm Biomüll 05.06.2013
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Implementierung AD in der LM-Industrie Abwasserbehandlung Stand der Technik Fermentation von flüssigen, festen und pastösen Stoffen möglich Prozessintegrierter Umweltschutz durch Verwertung der Reststoffe Abdeckung des eigenen Energiebedarfs Industriebeispiele Schlachthof Molkerei Zuckerfabrik Brauerei 05.06.2013
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Beispiel Schlachthof 10.000 Schweine/Woche Entsorgungsmenge ~ 150 -200m3/Woche Biogas Implementierung (2003) Erster Schlachthof weltweit mit inkludierter Biogasanlage
Zusätzlich zur Biogas Geothermie
Energiebedarf 12 GWh 05.06.2013
Strom 6 GWh
Wärme 6 GWh
Biogas
Geothermie
Strom
Wärme
5 GWh
4 GWh
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2 GWh 6
2006
2009
Maximales Potential
MWh
MWh
MWh
Elektrizität
5.101
6.120
6.120
Erdgas
3.051
2.079
2.079
Wärmebedarf (BGA)
1.097
1.900
3.802
921
1.562
-
Jährlicher Bedarf
10.164
11.661
12.001
Erneuerbare Energie
MWh
MWh
MWh
Elektrizität (BGA)
1.389
2.166
5.069
Wärmebedarf (BGA)
1.091
1.900
3.802
921
1.562
0
Jährliche Produktion
3.401
5.628
8.871
Grad Selbstversorgung
33 %
48 %
74 %
Energiebedarf
Wärmebedarf (Fernwärme)
Wärmebedarf (Geothermisch)
05.06.2013
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Wärmebedarf 2000 Thermal energy demand
1800 Heat consumption [kW]
1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 Fr 05.06.2013
Sa
So
Mo
Di
Mi
Do
Fr
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Sa
So
Mo 8
Wärmelastkurve
Wärmebedarf [kW]
Wärmelastkurve (Woche)
4% >1000kW 20% > 800kW 30% > 600kW 35% > 200kW
05.06.2013
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Biogasanlage mit Molke
05.06.2013
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Biogasanlage Wels – Molkerei Landfrisch Substrat: Molke und Abwasser Verarbeitungskapazität: 180 t/d Molke, 180 t/d Spülwässer
Biogasproduktion: ca. 6.000 m³/d Energieverwertung:
© AAT / Landfrisch
40% d. Wärmebedarfs durch Abwärme (580 kW) Ökostrom (500 kW) Quelle: www.klimaaktiv.at/filemanager/download/18743/ 05.06.2013
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Biogasanlage Kaposvár – Ungarn, Magyar Cukor Substrat: Zuckerrübenpressschnitzel Verarbeitungskapazität: 860 t/d Biogasproduktion: 160.000 m³/d Energiedeckung: ca.60% d. Produktion 2012 Ausbau auf 95-100% Energieabdeckung
© Planungsbüro - BPE Dr. Prendl
Quelle: Agrana eröffnet einzigartige Biogasanlage in Kaposvár [http://www.alsa.at/chemiereport/stories/6913/] 05.06.2013
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Organische Reststoffströme in Brauereien Reststoff
kg/hl VB
Malzstaub
0,05-0,25
Malztreber (20 % TS)
18,0-20,0
Heißtrub
0,4-2,0
Kühltrub
0,1-0,3
Geläger und Überschusshefe
2,0-2,6
Kieselgurschlamm
0,4-1,1
Papier/Etiketten Abwasser 05.06.2013
0,29 0,35-0,40 m³/hl VB Günther Bochmann – IFA-Tulln
Quelle: Pesta 2005
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Biogaspotential der Reststoffe
Substrat
Gasertrag [m³Biogas/ kg FM]
Gaspotential [m³ CH4/a]
Treber
120
240.000
Malzstaub
600
9.000
Hefe
60
13.800
0,35
28.000
Abwasser
~250.000 – 300.000 m³ Biogas/a bzw. 1,5 – 1,8 Mio. kWh/a bei einer 100.000 hl Brauerei 05.06.2013
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Quelle: Pesta 2005
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Substitution des Energiebedarfes einer Brauerei
26,8 kWh/hl VB ~35% ~50%
9,9 kWh/hl VB ~70%
17,9 kWh/hl VB
05.06.2013
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Zusätzliche Stoffströme Überlagerte Lebensmittel Biotonne Grünschnitte Studie NÖ 227,300 t/a Biotonne 17,000,000 Nm³ CH4 oder 170 GWh 25 % von Biotonne 0.15 % von Strombedarf 05.06.2013
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Baustein- und Plattformchemikalien
3C
4C
5C
6C
Milchsäure
Bernsteinsäure
Furfural
2,5-Furandicarboxylsäure
Polymilchsäure
Butandiol
Glutaminsäure
Chitosan
Brenztraubensäure
Butanol
Milchsäureethylester
3-Hydroxypropionsäure Fumarsäure 1,3 - Propandiol
Lävulinsäure
Tetrahydrofuran Polyhydroxybuttersäure Polyhydroxyalkanoat
05.06.2013
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ABE Fermentation
Weizmann-Prozess Heterofermentative Organismen Produktion von Aceton, Ethanol und Butanol Relation 3:6:1 12 – 20 g/L butanol
05.06.2013
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Vorteile der Produkte Butanol Basischemikalie Pharmazeutische Industrie, Biotreibstoff Aceton Lösungsmittel Kunststoffe, Harze, Wachse, pharmazeutische Industrie Ethanol Alkohol Lösungsmittel, Biotreibstoff, Polypropylen 05.06.2013
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Vorteile der ABE Produkte Höherwertige Produkte Basischemikalien Flüssige Biotreibstoffe Kombination mit der Biogasgewinnung möglich Verwertung nicht verwertbarer Reststoffe Gewinnung Energie/Prozessenergie Dünger
05.06.2013
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Furfural Heterocyclisches Aldehyd Herstellung aus Pentosen und Schwefelsäure Maillard-Reaktion Vorkommen in ätherischen Ölen Nutzung als Synthesestoff Arzneien Lösungsmittel Kunstharze Chemiefasern 05.06.2013
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Verwertungswege Reststoffe Anaerobtechnik ist Stand der Technik Fermentation von flüssigen, festen und pastösen Stoffen gleichzeitig möglich
Adaption an unterschiedliche Substrate möglich Gewinnung Energieträger für Prozessenergie Produktion von Gärrest Dünger
05.06.2013
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Gärrest/Dünger Stickstoff liegt als NH4+ vor besser pflanzenverfügbar P, K, Mg und Ca bleiben im Gärrest Erhöhte mikrobiologische Bodenaktivität (9-10 Wochen) Durch geringe Viskosität dringt Gärrest schneller in Boden ein Benötigt bei einigen Kulturen keinen zusätzlichen Dünger
05.06.2013
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Danke für Ihre Aufmerksamkeit
Günther Bochmann Universität für Bodenkultur Department IFA-Tulln Konrad-Lorenz-Strasse 20 3430 Tulln +43 2272 66280 536
[email protected] www.ifa-tulln.ac.at
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