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Einsatz der zweistufigen Trocken-Nass-Vergärung mit getrennter HydrolyseVergärung mit getrennter Hydrolyse
(GICON®-Verfahren) im Bereich der Restabfallbehandlung
Dr Ing Hagen HilseDr.-Ing. Hagen Hilse
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Entsorgung = “ der Sorgen entledigt”?
Deponien – weltweit noch immer Hauptweg der Entsorgung
Hoher AnteilHoher Anteil feuchter Organik
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Beispiel
Restabfallaufkommen in Wuyi (China)Restabfallaufkommen in Wuyi (China)(Gesamtmenge ca. 120.000 t/a)
Menge
recyclingfähig nicht wieder-verwertbar
MengePapier Fasern/
Leder Plastik Metall Glas Bambus/ Holz
Organ-isches Staub
Ziegel/Steine
% 9,17 5,07 13,15 0,94 3,64 6,03 47 12,1 2,9
aktuelle Situation: 100 % Mülldeponie produzierte Methanemission ~ 10.000 t/a
= bis zu 250.000 t/a Äquivalent CO2 (IPCC 2007) !!
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Potenziale stofflicher und energetischer Nutzung
XDeponieraum Methanemission
100 % 100 %X 100 % 100 %
Wertstoffe
Deponieraum MethanemissionX 60% 100 %X
Deponieraum Methanemission
RestabfallDeponieraum Methanemission
35 % 5 %
Energie
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Allgemeines
Abfall hat weltweit ein hohes Potenzial für die Produktion regenerativer Energien
Verwertungsansätze mit sehr unterschiedlicher ökonomischer und ökologischer Wertigkeit, z. B.: Mülldeponien mit GasfassungAbfallverbrennungsanlagen Getrennte Sammlung // Sortierung
Eine Komponente mit hohem Entwicklungspotenzial: Vergärungstechnologie
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Systematik der Vergärungsverfahren
Vergärung
„Nass“ „Trocken“
kontinuierlich kontinuierlich diskontinuierlich
einphasig einphasig einphasig zweiphasig
einstufig zweistufig einstufig einstufig zweistufigeinstufig
© GICON 6
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Biogastechnologien
Bioabfall „Braune T “ G ü h itt
Flüssigkeiten, Speise und S hl ht bfäll
Energiepflanzen, GülleTonne“, Grünschnitt,
etc.Schlachtabfälle,
Schlämme, landwirtschaftliche
ReststoffeReststoffeTrocken-Naß-
Fermentation GICON-V f h
Naßfermentation in Hochfermentern mit
Z l üh k
Naßfermentationmehrstufige
P ßfühGICON Know-how
Verfahren Zetralrührwerk Prozeßführung,StahlbetonfermenterAnaerobtechnik
- für jeden Einsatzstoff die optimale Technologie
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Vergärung wasserarmer Biomasse
Geeignete Substrate für die Trockenvergärung
Haushaltsabfälle:- Bioabfall
Organikfraktion Restabfall- Organikfraktion Restabfall
Garten-/Landschafts-fpflegematerial
Landwirtschaftliche Stoffe:
© GICON 8
- Reststoffe (z.B. Mist, Stroh)- Nawaros (Silagen)
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Überblick:Überblick:
Hauptmerkmaleverschiedenerverschiedener
Trockenfermentationstechnologien
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Kontinuierliche Trockenvergärung - Pfropfenstrom
Liegende Bauform
GärrestLiegender Reaktor(Transport mit Paddelrührwerk) SeparationSubstrat,
voraufbereitet
Gärrest
fest
flüssigg
Rezirkulat: Einstellung der Konsistenz und Animpfung
Stehende Bauform:Stehende Bauform:
S b t t
Stehender ReaktorTransport durch Schwerkraft
Stehender ReaktorTransport durch Gaseinpressung
Substrat,voraufbereitet
Gärrest zurNachbehandlung
Substrat,voraufbereitet
(geg
en
s)
Feststoff-pumpe
g
Feststoff-pumpe
Gärrest zurNachbehandlung
Tren
nwan
dKu
rzsc
hlus
s
© GICON 10Rezirkulat
Rezirkulat
Biogaseinpressung
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Diskontinuierliche „Batch“-Trockenfermentation (1)
Einphasig und einstufig
T k f t it W dh i
b h f k
Prozesswasserzuführung
Prozesswasser-
Trockenfermenter mit Wandheizung
Brauchwasser
Substrathaufwerk
Sickerwasserfassung
vorlage
Überschusswasser
Einphasig und zweistufig
Prozesswasserzuführung
Trockenfermenter mit Drainagesystem
Flüssigkeits- Brauchwasser
Substrathaufwerk
gFermenter mitHeizungssystem
Überschusswasser
Brauchwasser
© GICON 11
Perkolatrückführung
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Diskontinuierliche „Batch“-Trockenfermentation (2)
Zweiphasig und zweistufig : GICON
Hydrolysereaktor mit Drainagesystem ÜberschusswasserBrauchwasser
FüllkörperSubstrathaufwerk
Prozesswasserzuführung
Hydrolysereaktor mit Drainagesystem
(Kombi-) Speicher
P k l tGärflüs-
WTMethanreaktor
pSubstrathaufwerk
Perkolatrückführung
Perkolat sigkeit
WT
Ansatz: - Getrennte Regelung von Hydrolyse und Methanisierung, dadurch:
• Optimale Milieubedingungen für unterschiedliche Bakterien- Nur Hydrolyse im Feststoffreaktor, Animpfung nicht vorgesehen- Methanisierung im Hochleistungsreaktor, dadurch:
• Steuerbarkeit der Biogasproduktion
© GICON 12
• Deutlich höherer Methangehalt im Biogas
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GICON-Biogas-Verfahren Schema
Biogas70 - 80 % CH4
PerkolationPerkolatrücklauf
Steuerung oderSteuerung oderRegelung derMethanproduktion
Methanreaktoren
FüllkörperHydrolysatPerkolation
Flüssigmehrere Perkolatorenim Garagenverfahren
Festes Abprodukt
Perkolat= Hydrolysat
Flüssig-AbproduktRücklauf
zur Kompostierung
Schlamm
Hydrolysatbehälter- Zwischenspeicher -
Belüftungs- undSchönungsbecken
Abwasser, Flüssigdüngeroder Eindampfung undDüngerproduktion
Schlamm
Stufe 2: MethanbildungStufe 1: Hydrolyse
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Vorteile des GICON-Biogasverfahrens
Steuerbarkeit der Biogasproduktion sowohl im Stundenbereich (Speichermedium Perkolat) als auch im Tagesbereich (Speichermedium Substrat) möglich
Abschalten der Substratzugabe inden Methanreaktor
Abschalten der Substratzugabe inden Methanreaktor
Schnelles Zuschalten
LangsamesZuschalten derSubstratzugabeSchnelles Zuschalten
der Substratzugabein den Methanreaktor
Substratzugabein den Methanreaktor
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90Versuchszeit [h]
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Vorteile des GICON-Biogasverfahrens
Hohe Flexibilität gegenüber veränderter Qualität der Einsatzstoffe (saisonbedingte Anpassung an Substratangebot möglich). Störstoffe gut beherrschbar.
Einsatzmaterial „Waste 1“ (störstoffreicher Bioabfall ohne Vorzerkleinerung) für Testvergärung im Großtechnikum Cottbus
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Bioabfall/Restmüll (störstoffreich)
Waste 2 (rot): gut zerkleinert, vor Eintrag ca. 2 Tage Transport / ZwischenlagerungZwischenlagerung
Waste 3 (grün): mäßig zerkleinert, vor Eintrag ca. 5 – 7 Tage Transport / Zwischenlagerung
Waste 1 (blau): störstoffreich, unzerkleinert, vor Eintrag ca. 2 Tage Transport / Zwischenlagerung
Einfluss der Bi bf ll b h dlBioabfallvorbehandlung auf die GasausbeutenMassereduzierung der organisch
bb b F kti 70 80 %abbaubaren Fraktion ca. 70 – 80 % innerhalb von 10 Tagen bei guter Vorbehandlung (z. B. Waste 2)
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VERFAHRENSSICHERHEIT DURCHVERFAHRENSSICHERHEIT DURCH SCHRITTWEISE AUSLEGUNG
GICON-TECHNIKUM
Gefördert mit Mitteln des Ministeriums für Wirtschaft des Landes Brandenburg und der EU.
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GICON-Großtechnikum mit 60 kW-Pilotanlage in Cottbus
Teilansicht mit Perkolator, Methanreaktor d S i hund Speicher
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GICON-Großtechnikum mit 60 kW-Pilotanlage in Cottbus
Perkolator in Containerbauweise
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Innovation durch Forschung
Gegenwärtig 10 Forschungs- und Entwicklungsprojekte im Zusammenhang mit Biogastechnologie
Nationale und internationale Forschungspartner
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Forschung und Entwicklung
Aufgabenstellungen im Zusammenhang mitAufgabenstellungen im Zusammenhang mit
Biogastechnologie für Restabfälle
V fb it d AbfällVoraufbereitung der Abfälle
Beschickungslogistikg g
Sensorik zur Prozesssteuerung
Ausschleusung von Wertstoffen und Schadstoffen
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Referenzbeispiele GICON Verfahren
Technische Daten:250kW l und 290kW h250kWel und 290kWtherste Netzeinspeisung: 05.12.2007seit Ende 2008 Nennlast
Gesamtansicht der fertig gestellten 250 kW-Anlage Schöllnitz
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Referenzbeispiele GICON Verfahren
Produktions- und S i C bServicezentrum Cottbus
Gefördert mit Mitteln des Mi i t i fü Wi t h ft dMinisteriums für Wirtschaft des Landes Brandenburg und der EU.
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Man muss Neues machen,
N hum Neues zu sehen.Georg Christoph LichtenbergGeorg Christoph Lichtenberg