Thermokatalytische Niedertemperaturkonvertierung (NTK) Dipl.

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