lotecotec

LIFE Projekt
LOTECOTEC
LIFE Projektnummer LIFE06ENV/D/458
Projektbericht
für die breitere Öffentlichkeit (Layman Report)
Erstellt am 30.04.2010
Projektdaten
Projektdauer:
Gesamtbudget
EC-Förderbetrag:
Mittelempfänger
Ansprechpartner
Adresse
Telefon
Fax
E-mail
Website
01.11.2006 – 30.04.2010
4.247.660 €
1.160.688 € (=30% der förderfähigen Kosten)
VBA Pfattertal
Herr Hubert Achhammer
Aukofener Straße 17, D 93098 Mintraching
+49 9406 94140
+49 9406 941459
[email protected]
www.lotecotec.eu
Klärschlamm ist ein unvermeidbares Nebenprodukt der Abwasserreinigung und besteht
zum Großteil aus Wasser, Bakterienmasse und Schadstoffen. Diese Schadstoffe, die
während der Abwasserreinigung von der Bakterienmasse aufgenommen werden, haben in
jüngster Zeit dazu geführt, dass Klärschlamm mindestens in 3 Bundesländer nicht mehr
landwirtschaftlich genutzt werden darf. Somit ist die übliche stoffliche Verwertung vom
Gesetzgeber eingeschränkt worden und die thermische Verwertung ist in den Vordergrund
gerückt. Für die thermische Verwertung von Klärschlamm bietet sich derzeit die
Mitverbrennung in Kohlekraft- und Zementwerken sowie in Müllverbrennungsanlagen bzw.
die Verwertung in Monoverbrennungsanlage an. Nachteil der derzeitigen thermischen
Verwertung von Klärschlamm ist die zentrale Lage der thermischen Verwertungsanlagen.
Dies hat für ländliche Kläranlagenbetreiber üblicherweise lange Anfahrtswege und somit
hohe Transportkosten und CO2-Emissionen zur Folge. Um Transportkosten und die
spezifischen CO2-Emissionen zu reduzieren aber auch um den Anforderungen der
Klärschlammverwerter zu entsprechen, wird deshalb Klärschlamm vermehrt getrocknet.
Die Klärschlammtrocknung kann derzeit schon wirtschaftlich dezentral durchgeführt
werden. Um die Kosten der Trocknung und die CO2-Emissionen so gering wie möglich zu
halten, sollte sich jedoch eine Abwärmequelle (z.B. eine Biogasanlage) in direkter
Nachbarschaft zur Kläranlage befinden, um die Abwärme der Stromerzeugung für die
Trocknung zu verwenden.
An der Kläranlage Mintraching des Abwasserzweckverbands
Pfattertal sind diese Voraussetzungen gegeben. Eine
Biogasanlage grenzt direkt an die Kläranlage und liefert einen
Großteil der Wärme um den Wassergehalt des
Klärschlamms auf weniger als 10 % zu reduzieren. Da die
Kläranlage Mintraching für den wirtschaftlichen Betrieb
einer Klärschlammtrocknung zu wenig eigenen
Klärschlamm erzeugt, wird von 19 benachbarten
Kläranlagen der Klärschlamm mitgetrocknet. Der getrocknete
Klärschlamm erfüllt dann die Bedingungen zur thermischen
Verwertung in einem Zementwerk. Für den Standort
Mintraching bedeutet dies dennoch ca. 45000 LKW-Kilometer
jährlich um den anfallenden, getrockneten Klärschlamm zum
nächstgelegenen Zementwerk zu transportieren.
Um die beim Transport zum Zementwerk verursachten CO2-Emissionen weiter zu
reduzieren, wurden vom Abwasserzweckverband Alternativlösungen gesucht, die eine
dezentrale, flexible, umweltgerechte und energieeffiziente Klärschlammverwertung
ermöglichen.
Das von der Fa. ZWT, Wasser- und Abwassertechnik GmbH, in Bayreuth entwickelte
LoTeCoTec-Verfahren erfüllt diese Kriterien und wurde deshalb ausgewählt. Bei diesem
Verfahren wird getrockneter Klärschlamm üblicherweise in die Produkte Öl, Kohle, Gas
und Reaktionswasser umgewandelt, die dann sowohl stofflich als auch thermisch
verwertet werden können. Für die Umwandlung werden die natürlichen Prozesse der
Erzeugung von Erdöl, Erdgas und Kohle simuliert.
Aufgrund spezieller Einschränkungen an der Kläranlage Mintraching war ein Einleiten des
stark Stickstoff belasteten Reaktionswassers nicht möglich und das LoTeCoTec-Verfahren
musste so adaptiert werden, dass kein Reaktionswasser anfällt. Dies konnte durch
verfahrenstechnische Änderungen gelöst werden, die zum Patent angemeldet wurden.
Somit fallen an der LoTeCoTec-Anlage in Mintraching nur die Produkte Kohle und Öl an.
Das Gas wird direkt vor Ort für die Beheizung des Konverters verwendet. Unter anderem
wegen der großen Flexibilität wurde das LoTeCoTec-Verfahren mit folgenden Preisen
ausgezeichnet.
Die LoTeCoTec Anlage in Mintraching
Das
Verfahrensfließdiagramm des
LoTeCoTec-Verfahrens ist in
nebenstehender Abbildung
dargestellt.
Die Anlage wurde auf die
nebenstehende Energieund Massebilanz, wie sie
sich zu Projektbeginn
dargestellt hat, ausgelegt.
Der Klärschlamm bei
Projektbeginn hatte einen
Heizwert von 11,25 MJ/
kg, dies hätte bei einem
Durchsatz von 200 kg/h
einem Energieeintrag von
2300 MJ/h entsprochen.
Die Ausbeuten betrugen
für Öl 14 % und für Kohle
57 %. Das mit einer
Ausbeute von 29 %
erzeugte Gas wird dazu
verwendet einen Teil des
Energiebedarfs des
LoTeCoTec-Prozesses
abzudecken. Um den
Rest des Energiebedarfs
der Konvertierung zu decken, ist die Zufeuerung von Heizöl vorgesehen. Der
Energiegehalt des erzeugten Öls hätte jedoch den des benötigten Heizöls deutlich
überstiegen und somit wäre eine Wiedergewinnung von ca. 70 % der Klärschlammenergie
in den Produkten Kohle und Öl möglich gewesen.
Während der Planung und des Baus der LoTeCoTec-Anlage wurde der Betrieb der
Abwasserreinigung umgestellt und der Energiegehalt des Klärschlamms hat sich um 25 %
reduziert, die entsprechende Energie- und Massebilanz ist nachfolgend dargestellt. Diese
Verringerung des Energiegehaltes des Klärschlamms hatte signifikante Auswirkungen auf
die Ausbeute von Kohle und Öl. Die Kohleausbeute erhöhte sich auf fast 80 %, während
die Ölausbeute auf 6 % reduziert wurde. Die Energierückgewinnung in den Produkten Öl
und Kohle hat sich aufgrund der geänderten Rahmenbedingungen auf ca. 60 % verringert.
Aufgrund des geringen Heizwertes des Klärschlamms musste deutlich mehr Heizöl
zugefeuert werden, als Öl
durch die LoTeCoTecAnlage erzeugt wurde.
Obwohl mit dem
adaptierten Verfahren
erfolgreich die Erzeugung
von wasserfreiem Öl ohne
Anfall von
Reaktionswasser
demonstriert werden
konnte, wurde das
Verfahren daher noch
einmal den örtlichen
Gegebenheiten
angepasst. Somit wird nun
die Ölerzeugung komplett
eingestellt und gleichzeitig
die überschüssige Wärme
in der Abluft nach dem
Konverter zur Erzeugung
von Warmwasser für den
Trockner verwendet.
Das
Verfahrensfließdiagramm für
diese Prozessvariante ist
nebenstehend dargestellt.
Durch die Erzeugung von Warmwasser für den Trockner wird nicht nur der Betrieb des
Trockners vor allem im Winter verbessert, sondern auch die Energieeffizienz des
Verfahrens. Durch die Modifikation erhöht sich die Rückgewinnung der
Klärschlammenergie auf über 80 %. Somit ermöglicht diese Variante eine energieeffiziente
Klärschlammverwertung auch von niederkalorischen Klärschlämmen. Die Energie- und
Massebilanz für diese Verfahrensoption ist in unten dargestellt.
Für das noch anfallende
Kohleprodukt gibt es
verschiedene
Verwertungsmöglichkeit.
Im Rahmen des EU-Life
Projekts wurde die
Verwendung als
Porosierungsmittel bei
der Ziegelherstellung
erfolgreich getestet. In
einem weiteren Projekt
mit dem bayerischen
Landesamt für Umwelt
wird derzeit die
Rückgewinnung des
Phosphates aus der
Kohle untersucht. Da die
Kohle frei von
organischen
Schadstoffen ist, bietet
sich auch eine direkte
Verwendung als Phosphatdünger in der Landwirtschaft an unter der Voraussetzung, dass
die behandelten Klärschlämme der Klärschlammverordnung entsprichen. Vorteile der
landwirtschaftlichen Nutzung wären die Wiedergewinnung des im Abwasser enthaltenen
Phosphats, eine Verlagerung von Kohlenstoff aus dem atmosphärischen in den
terrestrischen Kohlenstoffkreislauf und eine Verbesserung der Wasserhaltekapazität des
Bodens. Die Fixierung von atmosphärischen Kohlenstoff im Boden durch
landwirtschaftliche Nutzung der Kohle bedeutet, dass das Verfahren nicht nur CO2-neutral
sondern sogar CO2 negativ ist, da durch die Konvertierung CO2 direkt aus der Atmosphäre
entfernt. Neueste Erkenntnisse besagen, dass die durch das LoTeCoTec-Verfahren
bewirkte Carbonisierung von Biomasse das effektivste Verfahren ist, um die CO2Konzentrationen in der Atmosphäre zu reduzieren und somit der globalen Erwärmung
entgegenzuwirken.