Grünschnitt

Laufzeit:

1-6-2016 - 31-5-2019

 

Beschreibung:

Teilnehmer: FH Münster (Federführung), Host BV, Wessling

 

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Die Gewinnung von unter anderem chemischen und pharmazeutischen Rohstoffen aus regenerativen Quellen hat in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen. Daher werden in dem beantragten Arbeitspaket Reststoffe, die in der Projektregion anfallen, untersucht. Die Untersuchung umfasst die Ermittlung von nicht verwendeten Reststoffströmen, deren Inhaltstoffen sowie geeigneter Technologien zur Abtrennung der wertvollen Inhaltstoffe. Für den Aufschluß der wertvollen Inhaltsstoffe werden die identifizierten Reststoffe beispielsweise mit einem Extruder oder einer Prallmühle aufgeschlossen. Auch die thermische oder chemische Behandlung, die eine Umwandlung der Stoffe bewirkt, kann hier eine Rolle spielen.

Nach dem Aufschluss werden die wertvollen Materialien von den restlichen Materialien abgetrennt. Die Abtrennung umfasst auch einen Reinigungsschritt, sodass das Material eine zur Vermarktung geeignete Qualität hat. Das Restliche Material, welches sich nicht für die stoffliche Nutzung eignet wird energetisch verwertet. Hierfür wird das Biogaspotenzial ermittelt.

 

Ein Beispiel für einen Reststoff, der bisher in vielen Regionen nur teilweise genutzt wird, ist Getreidestroh. Getreidestroh besteht im wesentlichem aus Hemicellulose, kristalliner sowie amorpher Cellulose und Lignin. Jeder dieser Stoffe weist in Reinform einen Wert. So wird z.B. Lignin unter anderem zur Herstellung von naturidentischem Vanillin oder als Additiv in der Klebstoffherstellung eingesetzt. Aufgrund seiner schweren biologischen Abbaubarkeit bietet es sich auch als Grundstoff für die Bauindustrie an. Des Weiteren wird gewinnt das Molekül auch in der chemischen Industrie zunehmend an Bedeutung (Stichwort Bioraffinerie, Pyrolyse). Cellulose und Hemicellulose können durch einfache chemische Reaktionen in Zucker umgewandelt und so vom Lignin getrennt werden. Die Zucker besitzen auch einen Wert als Grundstoff können aber auch in einer Biogasanlage effektiv in Biogas umgewandelt werden.

 

Das Projekt teilt sich in drei Posten auf, die im folgendem beschrieben werden.

 

P 1: Identifikation ausreichend großer Stoffströme

 

In dem ersten Posten werden geeignete Stoffströme identifiziert und die Inhaltstoffe der Materialien ermittelt. Hierzu werden zu Beginn die Wertstoffe identifiziert. Die Wertstoffe müssen folgende Kriterien erfüllen:

  • In Reststoffen enthalten sein
  • Die konventionelle Quelle ist „endlich“
  • Der Reststoff muss im Projektgebiet in ausreichender Menge anfallen
  • Die Gewinnung muss wirtschaftlich darstellbar sein

 

Nach der Recherche werden die Ergebnisse in einem Projekttreffen diskutiert. Anschließend werden geeignete Verfahren zur Auftrennung der Reststoffe in Wertstoff und Rückstandfraktionen ermittelt. Hier fließen die Erfahrungen aller Projektpartner ein. Abschließend werden die Kosten grob abgeschätzt und auf Basis der Abschätzung die Stoffe ausgewählt, für die eine weitere praktische Untersuchung sinnvoll ist.

 

Die Basis der Aufbereitung und Trennung der Wertstoffe aus den Reststoffen wird das im Rahmen des GreenGas-Teilprojektes „Erforschung und Entwicklung einer neuen Generation von Vergärungsverfahren“ entwickelte Verfahren zur basischen Vorbehandlung von Biogassubstraten. Das Verfahren ermöglicht den chemischen Aufschluss von lignocelluosehaltigen Substraten zur Verbesserung ihrer Abbaubarkeit. Die Verbesserung der Abbaubarkeit des Substrats beruht auf der Umwandlung Cellulose und Hemicellulose zu Zuckern, die von den Mikroorganismen leichter und schneller verstoffwechselt werden können. Entwickelt wurde das Verfahren für die Vorbehandlung von Stroh zur Verbesserung der Vergärbarkeit. Jedoch kann es zur Vorbehandlung von jedem lignocellulosehaltigem Stoff verwendet und der Zucker einfach in gelöster Form vom Rückstand abgetrennt werden. Der Zucker ist ein Wertstoff, der auch stofflich genutzt werden kann.

 

In diesem Projekt wird das Verfahren zur Verwertung von beispielsweise Straßenbegleitgrün, Schilf, Laub, oder Baumschnitt eingesetzt. Hierzu werden in dem Zweiten Abschnitt Versuche zur Anpassung des Verfahrens an die neuen Reststoffe durchgeführt.

 

P 2: Durchführung der Versuche

 

Im zweiten Teil des Projektes werden die zuvor ermittelten Stoffe und Verfahren im Labor untersucht. Hierzu steht an der Fachhochschule Münster ein umfangreich ausgestattetes Labor sowie eine Versuchshalle am Standort Saerbeck mit Anlagen im halbtechnischen und technischen Maßstab zur Verfügung.

 

Der erste Schritt der praktischen Untersuchung ist die Auftrennung der zuvor identifizierten Reststoffe in Wertstoff und Rückstandsfraktionen. Dies erfolgt beispielsweise durch eine Vorbehandlung des Reststoffes mit einer Anlage zur Zerkleinerung oder zum Aufschluss, z.B. mit einem Prallreaktor oder einem Extruder. Anschließend werden die Wertstoffe abgetrennt. Dies kann beispielsweise durch einen chemischen Aufschluss, eine Extraktion oder durch eine einfache Siebung mit anschließender Trocknung erfolgen.

 

Nachdem der Wertstoff abgetrennt ist wird die Reinheit des selbigen ermittelt. Und das Trennverfahren optimiert, bis die marktüblichen Qualitäten erzielt werden.

Abschließend werden Untersuchungen zur Abbaubarkeit des entstandenen Rückstands in einer Biogasanlage durchgeführt.

 

Nachdem die unter Posten 1 ermittelten Reststoffe und Verfahren empirisch überprüft wurden, wird die Wirtschaftlichkeit bewertet. In die Bewertung fliesen beispielsweise folgende Punkte ein:

  • Reststoffkosten/ -Erlöse
  • Transportkosten
  • Behandlungskosten (Strom, Wärme, Investitionen)
  • Erlös Biogas
  • Erlös Wertstoff

 

Selbstverständlich werden auch die sozioökologischen Aspekte berücksichtigt.

In dieses Arbeitspaket fließen die Erfahrungen und Kenntnisse der Wessling GmbH und der FH ein. Für die Beurteilung der technischen Umsetzbarkeit sind die Kompetenzen der HoSt BV unverzichtbar.

 

P 3: Dokumentation und Berichterstellung

 

In dem dritten Posten werden die Ergebnisse der ersten beiden Pakete von der FH über den gesamten Projektzeitraum in einem Abschlussbericht dokumentiert. Zusätzlich werden hier Veröffentlichungen und Tagungsbeiträge erstellt.

Milestone

 

Beschreibung:

 

Meilenstein 1:

Interessante Wertstoffe sowie Reststoffe in denen sie enthalten und Technologien zur Abtrennung sind identifiziert.

 

Meilenstein 2:

Die Reststoffe wurden in Wertstoff- und Reststofffraktionen aufgetrennt sowie die Reststofffraktion energetisch verwertet.

 

Meilenstein 3:

Die Ergebnisse wurden in einem Abschlussbericht zusammengefasst und veröffentlicht