Thermokatalytische Niedertemperaturkonvertierung (NTK) Dipl.
Werbung
Biokohle Workshop Gießen 23./24.02.2010 Thermokatalytische Niedertemperaturkonvertierung (NTK) Verfahren zur Herstellung und Wertschöpfung von Rohstoffen zur Bodenverbesserung und Energieträgern aus organischen Reststoffen Dipl.-Ing. Andreas Frank 1 Biokohle Workshop Gießen 23./24.02.2010 Prinzip der NTK CaHbOcNdSe - (CO2 + NH3 + H2S + H2O) CxHy + C+ Mineralien tmax=450°C; λO2=0; patm in-situ/externe Katalysatoren Entfernung funktioneller Gruppen aus den L E G O - Bausteinen des Lebens (Entfunktionalisierung + Decarboxylierung + Bewahrung natürlicher Synthesevorarbeit) >Beiträge zur Umwelt- und Ressourcenschonung >Nachhaltig Wirtschaften & Wertschöpfung >Vermeiden vor Verwerten vor Entsorgen NTK ist keine Pyrolyse! (t<500°C; C-C Erhalt) 2 Biokohle Workshop Gießen 23./24.02.2010 NTK = Biokohle + Öl (Kohlenwasserstoffe) In-situ Katalyse Fette/Eiweiß Tiermehl C233H400N38O25P1,5S1Ca H/C=1,7 T=400-450°C Bio-Öl CH3-(CH2)n-CH3 CH3-(CH2)n-COOH Reaktionswasser Gas Kohle Kohlenhydrate [C(H2O)n] à n H2O + C C + P + Ca 3 Biokohle Workshop Gießen 23./24.02.2010 Reaktordesign Patent-Nr. 10307438.4 WHSV = 0,1 h-1 4 Biokohle Workshop Gießen 23./24.02.2010 Anlagenschema Entstaubung Produktgas Ideales Substrat: z.B. Tiermehl - trocken (<10 % H2O) - homogen, keine Störstoffe - organikreich (Fett, Eiweiß, Kohlenhydrate) M M Kondensation Vorlage Füllung Zusatz Kühlwasser Nichtkondensierbares Gas oder Energieauskopplung Abscheider Thermokatalytischer Schlaufenreaktor Vorteile: kontinuierlich/automatisiert einstufig/interne Rückführung Fest- Reaktions- Konvertierungsprodukt wasser öl 5 Biokohle Workshop Gießen 23./24.02.2010 Demonstrationsanlage Inst. Heizleistung = 23 kW m = 50 kg/h 6 Biokohle Workshop Gießen 23./24.02.2010 Substrat Tiermehl Tiermehl TM Hu Feuchte Asche C H N S O ber. P [MJ/kg] [%] [%] [%] [%] [%] [%] [%] [%] 16,3 4,2 24,7 39,2 6,8 9,3 0,2 18 3,9 CHONS = komplexes Produktgemisch NTK 26 43 Festprodukt Verwertung à Phosphorrückgewinnung, Verbrennung, Biokohle, Low-Cost-Adsorbens Konvertierungsöl à Verbrennung + Abgasreinigung, Prozessheizung Reaktionswasser à NH3-Ersatz bei Entstickung Gas à Prozessheizung 13 18 Demonstrationsanlage Ausbeute (w/w) 7 Biokohle Workshop Gießen 23./24.02.2010 Produkte aus Tiermehl Eigenschaften Festprodukt Hu Feuchte Asche C H [MJ/kg] [%] [%] [%] [%] Kohle TM 12,0 0 57,5 31,9 1,4 Siebweite Siebdurchgang [%] < 100 µm 9,9 < 200 µm 33,2 < 1000 µm 99,8 < 2000 µm 100 N [%] 5,6 S O ber. P Schüttdichte [%] [%] [%] [kg/l] 0,2 6,4 8,9 1,15 In der Regel: - Keine Schwermetalle... - Keine Fette, Proteine... - Trocken, rieselfähig, pelletierbar. 8 Biokohle Workshop Gießen 23./24.02.2010 Unbedenklichkeit NTK-Kohle aus Tiermehl SDS-PAGE Protein-BCA-Assay Protein + Cu 2+ OH - + Cu 2 BCA - OOC N Cu - OOC N N COO N COO - + - violetter BCA - Komplex Messung bei 562nm Ammoniumsulfat 3 Methoden für Proteinnachweis Fazit: Außer dem Marker sind keine Proteinbanden sichtbar. Somit fällt der Test der NTK-Kohle auf Proteine (Prionen) negativ aus. 9 Biokohle Workshop Gießen 23./24.02.2010 Produkte aus Tiermehl Eigenschaften Konvertierungsöl Reaktionswasser RW TM C [%] H [%] 48,2 13,5 N [%] 4,3 S [%] 0,1 NH4-N [%] 4,2 CH3COOH [%] 1,1 10 Biokohle Workshop Gießen 23./24.02.2010 Energiefluss* Verluste (Aufheiz, Abk ühl, Transm iss ion) Q>0 ,09 GJ Nichtkond. G as Q <0,03 GJ NTK -Öl ∆H ex o< 0,03 GJ Q =0,66 GJ Subs tra t N TK-K ok s Q= 1 G J Q=0 ,29 GJ P e l= 0,0 2 G J R eaktions wasse r Q= 0,02 G J Q therm =0,07 GJ *normiert auf eine Stoffmenge biogenen Substrates, der 1 GJ zugeordnet ist Weber, 2010 11 Biokohle Workshop Gießen 23./24.02.2010 NTK-Potential § Wirtschaftliches Verfahren unter Einbeziehung der Investitionskosten § Wertschöpfung Wärme (0,02 €/kWh) § Wertschöpfung Chemiestoffe Öl: Kohle: 36 €/t Tiermehl 29 €/t Tiermehl z.B. Ammoniak: 26 €/t Tiermehl § Wertschöpfung Rußherstellung, Biokohle, CO2-Zertifikate ? Summe mind. 150 €/t Tiermehl 12 Biokohle Workshop Gießen 23./24.02.2010 Ausblick: NTK-Potential 13 Biokohle Workshop Gießen 23./24.02.2010 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Kontakt Web: www.werkstoff-und-funktion.de Mail: [email protected] 14
