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Zahlen, Daten, Fakten  Privates und unabhängiges Forschungs- und Beratungsunternehmen

 1994 gegründet

 Umsatz ca. 1,5 Mio. € pro Jahr

 15-20 Angestellte  Interdisziplinäres und internationales Team 2

Netzwerke  Mitgliedschaft in zahlreichen Gremien und Verbänden:  European Commission expert group on bio-based products

 Cluster Industrielle Biotechnologie (CLIB 2021)  CEN / TC 411 (bio-based products)  AVK - Industrievereinigung Verstärkte Kunststoffe e.V.  Kunststoffland NRW e.V.  Auftraggeber aus verschiedenen Branchen (Auswahl):

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Aktivitäten

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Vom Gärprodukt zum Holzwerkstoff Stoffliche Nutzung ligno-cellulosehaltiger Gärprodukte aus Biogasanlagen für Holzwerkstoffe Roland Essel nova-Institut GmbH Birkenfeld, 12. November 2013 5

Agenda 1. Hintergrund und Zielsetzung 2. Arbeitsschritte und Methoden

3. Ergebnisse und Diskussion 4. Fazit

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1. Hintergrund und Zielsetzung

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Die Holzwerkstoffindustrie sucht alternative Rohstoffe  Zusätzliche Nachfrage im Energiebereich sorgt für Verknappung und Verteuerung von Holz und Nebenprodukten  Weder cellulosehaltige Ackerkulturen (Pappeln, Weiden, Miscanthus, etc.) noch Reststoffe oder Importe können in ausreichender Menge und zu günstigen Preisen zur Verfügung gestellt werden

 Es droht eine Abwanderung der Holzwerkstoffindustrie aus Deutschland 8

Die Betreiber von Biogasanlagen suchen neue Absatzmöglichkeiten  Insbesondere große Biogasanlagen können ihre Gärprodukte regional nur zu gewissen Teilen absetzen  Betreiber von Biogasanlagen stehen zunehmend unter Druck, alle Produkte optimal in Wert zu setzen  Die stoffliche Nutzung von Gärprodukten in der Holzwerkstoffindustrie kann eine ökonomisch und ökologisch sinnvolle Alternative sein

 Problem:  Flüchtige Stickstoffbestandteile 9

Zielsetzung Entwicklung eines Verfahrens zur Nutzung von Reststoffen aus der Biogasproduktion für die Holzwerkstoffindustrie  Technische Realisierung  Aufbereitung der festen Bestandteile (Fasern) von Gärresten und Entfernung der anorganischen Stickstoffbestandteile  Produktion von Holzwerkstoffen in Labor- und Betriebsversuchen  Ökonomische Machbarkeit  Wirtschaftlichkeit (Rohstoff- und Prozesskosten)  Ökologische Bewertung  Bilanzierung der Stoff- und Energieströme sowie Berechnung der Treibhausgasemissionen 10

Das Gesamtvorhaben im Überblick  Projekttitel „Stoffliche Nutzung ligno-cellulosehaltiger Gärprodukte für Holzwerkstoffe“  Projektförderung durch die Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU)  Aktenzeichen: 28691-34  Projektlaufzeit: 10.04.2012 bis 09.04.2014

 Gesamtbudget: 500.000,- €

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Projektpartner und Aufgabenbereiche  BENAS Biogasanlagen GmbH, Ottersberg  Produktion von Gärprodukten  GNS - Gesellschaft für Nachhaltige Stoffnutzung mbH, Halle  Optimierung des ANAStrip-Verfahrens zur Aufbereitung der Gärprodukte  Glunz AG, Meppen, und LaminatePark, Eiweiler  Labor- und Betriebsversuche zur Produktion von Span-, MDF-, HDF-Platten und Laminat-Fußboden  nova-Institut GmbH, Hürth  Projektleitung sowie techno-ökonomische und ökologische Begleitforschung

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2. Arbeitsschritte und Methoden

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3. Ergebnisse und Diskussion

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Verfahrensfließbild und Testaufbau der ANAStrip®-Anlage

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Erfolgreiche „Strippung“ der Gärreste pH-Wert

NH4-N Gehalt (mg/kg)

Unbehandelter Gärrest

8,3

> 1300

Gestrippter Gärrest

9,3

140

Separierter, gestrippter Gärrest

8,4

63

Feststoff nach Trocknung

7,3

14,6

 Es wurden in drei Chargen ca. 12 Tonnen Gärprodukte hergestellt  Reduktion der NH4-N Konzentration um 80 - 90 %

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Werkstoffeigenschaften von Spanplatten aus Gärprodukten Spanplatten

10% Gärprodukte

20% Gärprodukte

30% Gärprodukte

Referenz

Dichte (kg/m3)

664

661

663

666

Querzugsfestigkeit (N/mm2)

0,38

0,39

0,35

0,41

Plattendicke (mm)

16,17

16,17

16,18

16,16

Quellung (24h)

15,79

17,84

19,52

15,55

 Es wurden normgerechte MDF- und Spanplatten hergestellt  Keine signifikanten Unterschiede zwischen Gärprodukten aus thermophiler und mesophiler Biogasanlage 18

Experimentelle Herstellung von MDF- und Spanplatten im Labor  Substitution von 0 – 30 % der Holzfasern durch Gärprodukte  Deutliche Verfärbung der Laborplatten  Geringe Akzeptanz für Farbänderungen im europäischen Markt 19

Betriebsversuch zur Herstellung HDF-Platten

Zuführung über Zellenradschleuse

Bereitstellung in BigBags

Transport mit Schwerlastkran

Materialprüfung der HDF-Platten 20

Weiterverarbeitung zu Laminat-Fußboden Mit Gärprodukten

Ohne Gärprodukte

 Verarbeitung von 10 Tonnen Gärprodukten  Produktion von 130 m3 HDFPlatten  Weiterverarbeitung zu 20.000 m2 Laminat-Fußboden  Gleichwertige technische Eigenschaften  Konformität zu DIN EN 13329 geprüft

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Fazit

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Gärprodukte sind eine vielversprechende Rohstoffalternative für die Holzwerkstoffindustrie  Gärprodukte sind ganzjährig in großen Mengen verfügbar

 Mit Hilfe des patentierten ANAStrip®-Verfahrens kann die Konzentration von Ammoniumstickstoff (NH4-N) in den festen Bestandteilen der Gärprodukte um bis zu 90% reduziert werden  Eine Substitution von konventionellen Einsatzstoffen (Holzfasern) in der Holzwerkstoffindustrie ist möglich  Eine ökologische und techno-ökonomische Analyse der Gärprodukte wird im weiteren Projektverlauf durchgeführt.

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Es können normgerechte Holzwerkstoffe aus Gärprodukten hergestellt werden  MDF- und Spanplatten  Produktion im Labormaßstab nachgewiesen  Substitution von bis zu 30 % herkömmlicher Holzfasern

 Deutliche Verfärbung der MDF- und Spanplatten  HDF-Platten und Laminat-Fußboden

 Laborergebnisse wurden im Betriebsversuch verifiziert  Herstellung von 20.000 m2 Laminat-Fußboden  Markkonformität der Produkte nach DIN EN 13329

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Das Projekt entwickelt und optimiert eine Prozesskette zur Kaskadennutzung von Biogassubstraten Bereitstellung von Biomasse

Energetische Nutzung in Biogasanlage

Reststoffverwertung der Gärprodukte

Primäre stoffliche Nutzung in der Holzwerkstoffindustrie

Wiederholte stoffliche Nutzung in der Holzwerkstoffindustrie

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Energetische Nutzung

Workshop am 03. Dezember in Köln

 Projekt: Mehr Ressourceneffizienz durch die stoffliche Biomassenutzung in Kaskaden – von der Theorie zur Praxis  Auftraggeber: Umweltbundesamt (UBA)  In Kooperation mit IFEU, IZES & Wuppertal-Institut

 www.biomassekaskaden.de

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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Roland Essel, Dipl.-Umweltwissenschaftler Bereichsleitung Nachhaltigkeit nova-Institut GmbH Chemiepark Knapsack Industriestraße 300 50354 Hürth E-Mail: [email protected] Tel.: +49 (0) 2233 – 48 14-42 Fax: +49 (0) 2233 – 48 14-50 www.nova-institut.eu

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