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

Entsorgung = “ der Sorgen entledigt”?

Deponien – weltweit noch immer Hauptweg der Entsorgung

Hoher AnteilHoher Anteil feuchter Organik

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) !!

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

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

Systematik der Vergärungsverfahren

Vergärung

„Nass“ „Trocken“

kontinuierlich kontinuierlich diskontinuierlich

einphasig einphasig einphasig zweiphasig

einstufig zweistufig einstufig einstufig zweistufigeinstufig

© GICON 6

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

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)

Überblick:Überblick:

Hauptmerkmaleverschiedenerverschiedener

Trockenfermentationstechnologien

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

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

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

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

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]

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

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)

VERFAHRENSSICHERHEIT DURCHVERFAHRENSSICHERHEIT DURCH SCHRITTWEISE AUSLEGUNG

GICON-TECHNIKUM

Gefördert mit Mitteln des Ministeriums für Wirtschaft des Landes Brandenburg und der EU.

GICON-Großtechnikum mit 60 kW-Pilotanlage in Cottbus

Teilansicht mit Perkolator, Methanreaktor d S i hund Speicher

GICON-Großtechnikum mit 60 kW-Pilotanlage in Cottbus

Perkolator in Containerbauweise

Innovation durch Forschung

Gegenwärtig 10 Forschungs- und Entwicklungsprojekte im Zusammenhang mit Biogastechnologie

Nationale und internationale Forschungspartner

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

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

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.

Man muss Neues machen,

N hum Neues zu sehen.Georg Christoph LichtenbergGeorg Christoph Lichtenberg