DuEPublico 2

Dies ist unser neues Repositorium, derzeit für E-Dissertationen und ausgewählte weitere Publikationen. Weitere Informationen...

Hydrothermale Karbonisierung – Nutzen dieser Konversionstechnik für die optimierte Entsorgung feuchter Massenreststoffe

Blöhse, Dennis

Vor dem Hintergrund der Ressourceneffizienz sowie des Umweltschutzes bietet die Hydrothermale Karbonisierung (HTC) neue Verwertungsoptionen für wasserhaltige organische Abfall- und Reststoffe. In den meisten der betrachteten Anwendungsfälle ist theoretisch eine verbesserte energetische Nutzung möglich. Viele der untersuchten Einsatzstoffe werden jedoch in etablierten Verwertungswegen genutzt. Das aktuelle Bedarfsfeld für den Einsatz der HTC-Technologie in Deutschland beschränkt sich zunächst auf die Verwertung von Gärrest (Wirtschaftsdünger) und Klärschlamm. In beiden untersuchten Einsatzbereichen bildet die verbesserte Fest-flüssig-Separation nach der HTC die Basis für eine sinnvolle Anwendung. Das Feststoffprodukt erweist sich als wesentlich transportwürdiger und heizwertreicher als das Ausgangsmaterial. Das entstehende Prozesswasser muss gereinigt werden, wobei aus energetischer Sicht eine Vergärung zu Biogas sinnvoll ist. Ob der notwendige Aufwand für die Reinigung der Prozesswässer und -gase den Nutzen der HTC-Technologie übersteigt, ist im Einzelfall zu klären. Essenzielle Ansätze zur Prozessoptimierung bei der HTC von Gärrest und Klärschlamm werden in der Prozesswasserkreislaufführung und der pH-Senkung gesehen. Letzteres führt zu einer erheblichen Verbesserung des Entwässerungsverhaltens, wodurch eine weitere Massenreduktion und Heizwertsteigerung stattfindet. Darüber hinaus weisen die Prozesswässer eine deutliche Verringerung der Belastung auf, die zudem besser biologisch abgebaut werden kann. Zusätzlich werden viele Nährstoffe (u.a. Phosphor) in das Prozesswasser überführt. Dies bietet die Möglichkeit einer Phosphorrückgewinnung mittels Fällung von Struvit. Dem stehen ein hoher Chemikalienverbrauch und beim Einsatz von z.B. Schwefelsäure die Aufstockung der Produktphasen mit Schwefel entgegen. Um die HTC als Verfahrensschritt der Phosphorrückgewinnung zu bewerten, sind die in dieser Arbeit aufgeführten Potenziale in weiteren Arbeiten zu vertiefen. Bei der ökonomischen Betrachtung wird deutlich, dass die verfahrenstechnisch intensive HTC-Technologie für eine Gärresteverwertung zum derzeitigen Zeitpunkt keine ökonomischen Vorteile bieten kann und deshalb nicht relevant werden wird. Nach wirtschaftlicher Bewertung lässt sich jedoch bei der Anwendung der HTC zur Klärschlammverwertung eine ökonomische Machbarkeit erreichen. Um zukünftig einen Beitrag in diesem Sektor zu leisten, wird eine stetige Weiterentwicklung der Technologie als notwendig erachtet.

The process of Hydrothermal Carbonization (HTC) offers new options to recycle wet organic waste and residues. Energy utilization of wet biomass is improved in most of the considered cases theoretically. However, many of the investigated waste streams are used in established pathways. Therefore, at the time being, there is a limit set to the use of the HTC-technology in Germany. Possible fields of application are the treatment of fermentation residue from biogas plants (digested crops/manure) and sewage sludge. These are the two examples considered in this thesis. The research into these both fields shows, that the improved solid-liquid separation after HTC forms the basis for a meaningful application. The solid product is substantially more reasonable to transport and has a higher heating value than the input material has before HTC. However, the resulting process water after the dewatering step has to be treated additionally. From the energy point of view, an anaerobic treatment of process water to produce methane is recommended. It must be examined, in each individual case, if the additional expenditure for treatment of process water and gases exceeds the advantages of the HTC-technology. Important approaches to optimize the HTC-process are available in the process water management (recycle) and pH value reduction. The latter improves the dewatering behavior considerably, which additionally leads to a mass reduction and an increase in heating value. In this case, the process water shows a significant reduction in the load of organic compounds, which also has an improved specific biodegradability. In addition, many nutrients (NPK) are transferred into the process water, which gives the possibility of nutrient recovery (e.g. P-recycling) from the liquid phase, but this is associated with a high consumption of chemicals. The use of e.g. sulfuric acid to reduce the pH value is accompanied by an increase of sulfur in the product phases. To evaluate the HTC-technology as a process step for recovering phosphorous the potentials presented in this work must be investigated in future projects. The economic evaluation shows high costs for the process-intensive HTC-technology. Currently, there are no seen economic advantages for the sector of agriculture (treatment of fermentation residues). In this case there is no short-term technical relevance obtained. After consideration of the economic conditions in the field of sewage sludge treatment the application of HTC can reach economic feasibility. To make a contribution to this sector, a further development of the technology will be necessary.

Teilen und Zitieren

Zitierform:

Blöhse, Dennis: Hydrothermale Karbonisierung – Nutzen dieser Konversionstechnik für die optimierte Entsorgung feuchter Massenreststoffe. 2017.

Rechte

Nutzung und Vervielfältigung:
Alle Rechte vorbehalten

Export