Tagungsreader Ergebnistreffen HTP-Innovationsforum Wertschöpfung aus wasserreicher und schlammiger Biomasse 15.–16. Juni 2015 | Leipzig Tagungsreader Ergebnistreffen HTP-Innovationsforum Wertschöpfung aus wasserreicher und schlammiger Biomasse 15.–16. Juni 2015 | Leipzig Impressum Impressum Herausgeber: Prof. Dr. mont. Michael Nelles Dr. Marco Klemm DBFZ Deutsches Biomasseforschungs zentrum gemeinnützige GmbH, Leipzig, mit Förderung des Bundesministeriums für Er nährung und Landwirtschaft aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages. Geschäftsführung: Prof. Dr. mont. Michael Nelles (Wissenschaftlicher Geschäftsführer) Daniel Mayer (Administrativer Geschäftsführer) Die Verantwortung für den Inhalt der Beiträge und die Abbildungen liegt bei den jeweiligen Autoren. Bilder: DBFZ Redaktion & Satz: Angela Gröber Deckblatt: Stefanie Bader/Steffen Kronberg Kontakt: DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum gemeinnützige GmbH Torgauer Straße 116 04347 Leipzig Veröffentlichungsdatum: 15.06.2015 Tel.: +49 (0)341 2434-112 Fax: +49 (0)341 2434-133 [email protected] www.dbfz.de Diese Publikation wurde mit Mitteln des BMBF im Programm Unternehmen Region erstellt. 2 HTP-Innovationsforum 2015 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis Grußwort .............................................................................................................................................. 5 BEITRÄGE Dr. Marco Klemm (DBFZ) Hydrothermale Prozesse – eine kurze Einführung......................................................................... 8 Romann Glowacki (DBFZ) Wie arbeitet das Innovationsforum? .............................................................................................. 14 Romann Glowacki (DBFZ) Vorstellung der Anwendungsfelder ................................................................................................ 15 Dr. Jan Mumme (University of Edinburgh), Benjamin Wirth (ATB Potsdam) Behandlung von Abwässern aus hydrothermalen Prozessen in Kläranlagen und im Biogasprozess ...................................................................................................................... 24 Dr. Katja Wiedner (MLU Halle-Wittenberg) Anwendung biogener Kohlen im Boden ........................................................................................ 26 Saulo H. Freitas Seabra da Rocha, Tina Steinmetzger Biogene Kohlen in der Metallurgie ................................................................................................ 28 Catalina Rodriguez Correa Materialanwendungen für hydrothermal erzeugte Kohlen ......................................................... 30 Michael Balhar (ASA e.V.) und Dr. Katja Wiedner (MLU Halle-Wittenberg) „Kaskadennutzung von Biomasse“ – Theoretisch ja, praktisch nein! ...................................... 31 Matthias Arndt (Rechtsanwalt), Dr. Grit Ludwig (UFZ) Rechtliche und administrative Fragestellungen .......................................................................... 32 Die Kooperationswerkstätten ......................................................................................................... 33 Referenten/Moderatoren Arndt, Matthias ................................................................................................................................. 36 Balhar, Michael ................................................................................................................................ 36 Blümel, Regina ................................................................................................................................. 37 Freitas Seabra da Rocha, Saulo H. ................................................................................................ 37 Glowacki, Romann ........................................................................................................................... 38 Klemm, Diana ................................................................................................................................... 38 Klemm, Marco .................................................................................................................................. 39 Ludwig, Grit........................................................................................................................................ 39 Müller-Langer, Franziska ................................................................................................................. 40 Mumme, Jan...................................................................................................................................... 40 Rodriguez Correa, Catalina ............................................................................................................. 41 HTP-Innovationsforum 2015 3 Inhaltsverzeichnis Siemon, Dominik............................................................................................................................... 41 Unkelbach, Gerd ............................................................................................................................... 42 Wiedner, Katja................................................................................................................................... 42 Sponsoren Artec Biotechnologie GmbH .......................................................................................................... 38 eins energie in sachsen GmbH........................................................................................................ 39 GRENOL GmbH.................................................................................................................................. 40 Landwirtschaftliches Verarbeitungszentrum Markranstädt GmbH (LAV) ................................ 41 Netzwerk Energie & Umwelt e.V..................................................................................................... 42 SunCoal Industries GmbH ............................................................................................................... 43 Raumplan........................................................................................................................................... 44 Veranstalter DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum gemeinnützige GmbH .................................... 46 SMILE – Selbst Management Initiative LEipzig............................................................................ 47 4 HTP-Innovationsforum 2015 Grußwort Grußwort Sehr geehrte Gäste des HTP-Innovationsforums, hydrothermale Prozesse eröffnen durch die Vielzahl der mit ihnen möglichen effizienten Umwandlungen vielfältige Anwendungsmöglichkeiten für Biomasse, insbe sondere biogene Rest und Abfallstoffe. Dabei ist ein großes Potenzial an Ausgangsstoffen nutzbar und eine breite Produktpalette zugänglich, so dass ein wesent licher Beitrag zur angestrebten Umstellung der derzei tigen fossilbasierten Wirtschaft zu einer biobasierten Wirtschaft geleistet werden kann. Bereits seit 2009 wird ein hydrothermaler Prozess, die „Hydrothermale Carbonisierung (HTC)“ am DBFZ er Dr. Marco Klemm, DBFZ forscht. Die HTC ermöglicht in Form brennbarer „Biokohle“ die Bereitstellung eines innovativen Energieträgers mit hoher Energieeffizienz. Die von Unternehmen der Stadtwerke Halle in Halle/ Lochau unter Beteiligung des DBFZ errichtete HTCAnlage ist eine erste Demonstrationsanlage für die Nutzung kommunaler biogener Rest und Abfallstoffe. Dabei gehen die Möglichkeiten der hydrothermalen Prozesse weit über die Herstellung von „Bio kohle“ hinaus, wie auch die im Rahmen des Innovationsforums durchgeführten Workshops ein drucksvoll gezeigt haben. Wesentliche Innovationen sind unter anderem auf den Gebieten der Klärschlammverwertung, der Nährstoffrückgewinnung, der Herstellung von Grundchemikalien aus biogenen Reststoffen, der grünen Kraftstoffe und der Produktion von Funktionswerkstoffen aus Biomasse zu erwarten. Wir freuen uns, die gewonnenen Erkenntnisse auf der Ergebnisveranstaltung des Innovations forums vertiefen zu können und hoffen, dass schlagkräftige Allianzen für die Umsetzung der In novationen entstehen. Bereits im bisherigen Verlauf des Innovationsforums hat sich der Mehrwert des gemeinsamen, konzertierten Vorgehens gegenüber isolierten Einzelaktionen deutlich gezeigt. Wir bedanken uns deshalb für die für das Gelingen unerlässliche Mitarbeit vieler engagierter Part ner und wünschen diesen wie uns den erhofften Mehrwert aus dem Innovationsforum Hydrother male Prozesse. Dr. Marco Klemm Deutsches Biomasseforschungszentrum HTPInnovationsforum 2015 5 09:00 09:30 Montag 15.06.2015 Registrierung & Kaffee 10:00 10:30 Begrüßungskaffee Ausblick Marktpotenziale & Innovationsstrategien Vorstellung offener FuEFragen Eröffnung 11:00 Einführung 11:30 Dienstag, 16.06.2015 Vorstellung der 4 Anwendungsfelder Workshop zu Projektansätzen Bildung projektspezifischer Teams 12:00 12:30 Mittagspause Mittagspause 13:00 Expertenforum Kooperationswerkstatt – 1. Runde für rechtliche und administrative 14:30 Pause Aktive Feedbackrunde 15:00 Zwischenergebnisse im Plenum 13:30 Fragestellungen 14:00 15:30 Ausklang der Veranstaltung Impulsvorträge 16:00 16:30 17:00 17:30 Kooperationswerkstatt – 2. Runde Zwischenergebnisse/ Diskussion im Plenum 18:00 19:00 6 Abendveranstaltung HTPInnovationsforum 2015 Beiträge BEITRÄGE HTP-Innovationsforum 2015 7 Sehr geehrte Gä Marco Klemm Dr. Marco Klemm (DBFZ) Hydrothermale Prozesse – eine kurze Einführung Dr. Marco Klemm DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum gemeinnützige GmbH Arbeitsgruppenleiter "Synthesegasbereitstellung" Torgauer Straße 116 04347 Leipzig E-Mail: [email protected] Was bedeutet hydrothermal? • • • • • • • Prozesse zur Umsetzung organischer Stoffe mit breiter Anwendung Durchführung in heißem Wasser Wasser ermöglicht spezielle Reaktionen Nutzung von wasserreicher Biomasse ohne Trocknung Breites Spektrum an Ausgangsstoffen Feste, flüssige oder gasförmige Produkte je nach Parametern Vielfältige Produktanwendungen [www.ClipProject.info] 09.06.2015 8 Innovationsforum Hydrothermale Prozesse | Ergebnistreffen 2 HTPInnovationsforum 2015 Marco Klemm Typische Prozessbedingungen Fe s t e P r o d u k t e Flüssige Produkte Gasförmige Produkte 170 – 220°C (170) 250 – 350°C (170) 400 – 700°C sauer basisch, (Katalysator) neutral, (Katalysator) Kohle modifizierte Biomasse Alkane, Aromaten Phenole Furanderivate Carbonsäuren, … Wasserstoff Methan 10 – 20 bar (10) 50 – 200 bar 1,5 – 6 h 09.06.2015 10 – 30 min (10) 250 – 350 bar 1 – 5 min Innovationsforum Hydrothermale Prozesse | Ergebnistreffen 3 Input – nasse organische Stoffströme • • • • Klärschlamm Kommunale biogene Abfälle (Bioabfall, Landschaftspflegematerial, …) Industrielle biogene Abfallstoffe (Papierschlamm, ligninreiche Reste, …) • Reste aus der Landwirtschaft (Rübenblatt, Gülle, Hühnertrockenkot, …) • Palmölverarbeitung, Schalen, Fischzuchtabfälle, …) • • Reste aus der Lebensmittelindustrie (Trester, Treber, Pressrückstände, Reste der Gärreste, Schlempe Anbaubiomasse (Gras, Luzerne, …) Definierte organische Ausgangsstoffe für spezielle, hochwertige Produkte (Zuckerlösungen, …) 09.06.2015 HTPInnovationsforum 2015 Innovationsforum Hydrothermale Prozesse | Ergebnistreffen 4 9 Marco Klemm Input – Hauptbestandteile pflanzlicher Biomasse Zellulose Lignin Hemizellulose Art des Brennstoffs Zellulose Hemizellulose Lignin Holzartig 40 – 49 18 – 28 21 – 30 Halmgutartig 23 – 43 14 – 29 11 – 19 09.06.2015 Verteilung der Bestandteile für feste, biogene Brennstoffe, in Gew.-% der Trockenmasse [Demirbas 2009, Kröger 2010] 5 Innovationsforum Hydrothermale Prozesse | Ergebnistreffen HTC – Typische Produkte HTC - Kohle Grünschnitt Bioabfall Klärschlamm Kohlenstoff (Ma % waf) 62 62 61 Wasserstoff (Ma % waf) 6 6 8 Sauerstoff (Ma % waf) 30 30 Phosphor (Ma % wf) 0,17 0,23 Schwefel (Ma % wf) 0,13 0,2 Stickstoff (Ma % wf) Asche (Ma % wf) 1,1 27 29 4,5 1,8 1,5 17 48 1,8 Reaktionsbedingungen 200°C, 4h 09.06.2015 10 Innovationsforum Hydrothermale Prozesse | Ergebnistreffen 6 HTPInnovationsforum 2015 Marco Klemm Rolle im Bereich Klärschlamm und organische Reststoffe – Entsorgungsalternative gesucht • Sichere und kostengünstige Nutzungswege für Klärschlamm und organische • Reststoffe • Produktes (Chemikalien, …) • • • • Herstellung eines veredelten Brennstoffes oder eines anderen höherwertigen Vielfältige Einsatzmöglichkeiten des Produktes Technisch, energetisch, ökonomisch und ökologisch günstiger Prozess Dezentrale Ansätze Einhaltung der aktuellen und zu erwartenden Gesetze und Verordnungen Zukunftsperspektive durch: • • Kostenstabilität Weiterentwicklungspotenzial 09.06.2015 Innovationsforum Hydrothermale Prozesse | Ergebnistreffen 8 Rolle im Bereich Klärschlamm und org. Reststoffe Was bieten HTP als Entsorgungsalternative? • • Erzeugung verschiedener interessanter fester, flüssiger (gasförmiger) Produkte • Festbrennstoff bis hin zu flüssigen Kraftstoffen • • Breite Einsatzmöglichkeiten der Produkte von der Bodenverbesserung über Überschaubarer technischer Aufwand Kleine Anlagen wirtschaftlich realisierbar Verbesserung der Energieeffizienz bei der Erzeugung eines Festbrennstoffes durch geringeren Trocknungswärmebedarf da gut mechanisch entwässerbares Produkt • • • • (bis > 70 % TS, Klärschlamm 20 bis 30 % TS) verbesserte Verbrennungs- und Vergasungseigenschaften Vereinheitlichtes, lagerstabiles Produkt Vollständige Hygenisierung Perspektivisch Phosphorrückgewinnung und Schadstoffentfrachtung 09.06.2015 HTPInnovationsforum 2015 Innovationsforum Hydrothermale Prozesse | Ergebnistreffen 9 11 Marco Klemm Rolle im Themenfeld feste Energieträger • • • Elektroenergie- / Wärmeversorgung • Monoverbrennung • Mitverbrennung • Vergasung → Großkraftwerk → Mittelgroße Anlagen (TA-Luft) → Kleinanlagen Weiterverarbeitung Energieträger in industriellen Prozessen → Zementwerke → Kalkwerke → Metallurgie → Papierindustrie → Gipsverarbeitung → Keramik → … 09.06.2015 Innovationsforum Hydrothermale Prozesse | Ergebnistreffen 10 Rolle im Themenfeld Chemie & Kraftstoffe • Erzeugung Flüssiger Energieträger • • • • • • • Phenole Furanderivate (5-HMF, Furfural, …) Carbonsäuren Alkane, Aromaten Wachse, Fettsäuren als Vorprodukte für • • • • • 09.06.2015 12 Kraftstoffvorprodukte Chemikalienherstellung • • Kraftstoff biogene Kunststoffe Klebstoffe und Lacke grüne Lösungsmittel Feinchemikalien (Pflanzenschutzmittel, Farben, …) vieles andere mehr … Innovationsforum Hydrothermale Prozesse | Ergebnistreffen 11 HTPInnovationsforum 2015 Marco Klemm Rolle im Themenfeld Nährstoffrecycling, Düngemittel, Boden • Mineralische Dünger aus biogenen Sekundärrohstoffen • • • • Stickstoffverbindungen Spurenelemente Bodenverbesserer • Phosphorverbindungen Terra Preta Düngemittelträger Torfersatz Gärrestbehandlung Herstellung der Transportfähigkeit Hygienisierung Schwermetallentfernung 09.06.2015 Innovationsforum Hydrothermale Prozesse | Ergebnistreffen 12 Rolle im Themenfeld stoffliche Anwendungen • • • • • • • • • Adsorptionsmittel /Ausgangsstoff für Adsorptionsmittel Katalysatorträger Füllstoff • Kunststoffe • Baustoffe • Träger / Rieselhilfe für Pflanzennährstoffe, … 3D-Druck vorbehandelte Fasern • besseres Haftvermögen • Kohlefasern aus Naturfasern (Zwischenstufe) modifizierte Holzwerkstoffe Trenn- und Schmiermittel • Metallguss, Spritzguss • Umformprozesse • Keramik Pigmente technische Kohlen 09.06.2015 HTPInnovationsforum 2015 Innovationsforum Hydrothermale Prozesse | Ergebnistreffen 13 13 Romann Glowacki Romann Glowacki (DBFZ) Wie arbeitet das Innovationsforum? Romann Glowacki DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum gemeinnützige GmbH Innovationskoordinator Torgauer Straße 116 04347 Leipzig E-Mail: [email protected] Innovation - ein oft genutztes Wort mit sehr weitreichender Bedeutung. Innovation umfasst den Prozess von der Idee bis zu erfolgreich auf dem Markt eingeführten Produkten, Dienstleistungen oder Verfahren. Hydrothermale Prozesse, kurz HTP, verfügen über ein sehr großes Innovationspotential - welches es in vielen Bereichen aber noch zu heben gilt. Das Innovationsforum für hydrothermale Prozesse ist strategisch auf die erfolgreiche Markteinführung hydrotherma ler Prozesse bzw. hydrothermal erzeugter Produkte ausgerichtet. Es bildet die Plattform, auf der sich die wichtigen Akteure entlang vielversprechender Wertschöpfungsketten miteinander vernetzen und wirken können. Der gesamte Prozess wird vom DBFZ, dem Deutschen Biomasseforschungszentrum moderiert. Dazu erhält das DBFZ Fördermittel des Bundesministeriums für Bildung und Forschung, welches das große Potential dieser Technologie in funktionieren de und industriell einsetzbare Anlagen überführen will. Dazu ist weitere Forschung und Entwicklung notwendig, denn einige Herausforderungen und Hürden müssen noch genommen werden. Die Arbeitsweise des Innovationsforums möchte ich Ihnen gerne kurz vorstellen: Hydrothermale Prozesse, kurz HTP, dienen als Plattformtechnologie. Sie können sehr nasse Biomasse mit Trockensubstanzgehalten von unter 30 % in feste, flüssige oder gasförmige Kohlenstoffträger umwandeln. Diese müssen weiterveredelt werden, bis sie als bioge ne Produkte auf den Märkten Umsätze generieren können. In den letzten sechs Monaten wurden dazu in fünf Anwen dungsfeldern für HTP Expertenworkshops durchgeführt. Die vielversprechendsten Wertschöpfungsketten konnten identifiziert, Hemmnisse erkannt und der notwendige FuE-Bedarf benannt werden. Flankiert wurde dieser Prozess von Marktstudien und Tiefeninterviews mit Branchenexperten. Gemeinsam haben sich die Akteure der Innovations plattform ein breites und tiefes Verständnis für die Märkte der Chemie- und Kraftstoffe, Energieträger, werkstofflichen Anwendungen, der Nährstoffprodukte und im Bereich der Klärschlammverwertung erschlossen. Daneben konnten erste Projektkonsortien für konkrete Weiterentwicklungsprojekte geschaffen werden. Diese bilden die Grundlage für eine koordinierte und im Verbund umsetzbare Innovationsstrategie, die mit einer groß angelegten Innovationsplattform verfolgt werden soll. Das heutige Innovationsforum stellt alle bisher gewonnenen Erkenntnisse vor. Als offenes Forum bietet es allen interessierten Akteuren die Möglichkeit, sich mit ihrer Expertise und ihren Kom petenzen einzubringen, Interessen zu bündeln und gemeinsam zu verfolgen. Das Innovationsforum ist der Beginn eines aktiven und zielgerichtet arbeitenden Netzwerkes zur Einwerbung notwendiger (Förder-)Mittel, um die letzten, aber teilweise großen Schritte zur Etablierung hydrothermaler Prozesse am Markt zu gehen. Engagieren Sie sich, Sie sind herzlich willkommen! Bringen Sie Ihre Expertise in Projekte ein. Verfolgen Sie gemeinsame Interessen. 14 HTP-Innovationsforum 2015 Vorstellung der Anwendungsfelder Romann Glowacki (DBFZ) et. al. Vorstellung der Anwendungsfelder 1 - Energieträger Dr. Regina Blümel (HWS), Dr. Marco Klemm (DBFZ) 2 - Klärschlamm/ Boden/Nährstoffrecycling Dr. Katja Wiedner (MLU Halle), Michael Balhar (ASA e.V.) 3 - Chemie & Kraftstoffe Gerd Unkelbach (Fraunhofer CBP), Dominik Siemon (suncoal) 4 - (Werk-)stoffliche Nutzung Dr. Franziska Müller-Langer (DBFZ), Diana Klemm (BECKMANN-INSTITUT für Technologieentwicklung e. V.) Energieträger Saal Schiller 1 Klärschlamm / Boden / Nährstoffrecycling Saal Schiller 2 / Plenum Dr. Regina Blümel Dr. Marco Klemm Dr. Katja Wiedner Dipl.-Ing. Michael Balhar Chemie & Kratfstoffe (Werk-)stoffliche Nutzung 1. OG, Raum Everth 1. OG, Raum Peterhans Dominik Siemon Gerd Unkelbach Dr. Franziska Müller-Langer Dipl.-Ing. Diana Klemm HTP-Innovationsforum 2015 15 Energieträger Vorstellung der Anwendungsfelder Energieträger Workshop: Teilnehmer: Einführung: Energieträger 14 (Energieversorger, Entsorgungswirtschaft, Anlagenbau, und Wissenschaft) vielseitige Verwendungsmöglichkeiten von HTC-Kohlen HTC-Kohlequalität entspricht in etwa der von Braunkohle Inputstoff: Klärschlamm, Gärreste, kommunale Bioabfälle, Grünschnitt, Wirtschaftsdünger TS-Gehalt um 30 % optimal für die HTC stabile Qualität und geringe Schadstoffbelastung 10.06.2015 1 HTP Workshop | Themenworkshop - Stoffliche Anwendung | DBFZ gGmbH Anwendungsfeld: Energieträger Einsatzmöglichkeiten von HTC-Kohlen: Monoverbrennung / Mitverbrennung / Vergasung / Hüttenkoks Produktanforderungen: Festbrennstoff: gute Förderfähigkeit, geringe Ausgasung, Mahlbarkeit, schnelle Verbrennung, Cl < 1 %, wenig Schwermetalle Hüttenkoks: Formstabilität, geringe Ausgasung, für einige Anwendungen Cfix= 90% Hemmnisse/Probleme: schwankende Abgasqualität bei schwankender Kohlequalität HTC-Kohlen sind kein Regelbrennstoff Verlieren EEG fähige Biomassen ihren EEG Status durch hydrothermale Vorbehandlung? Preise für CO2 Zertifikate sind zu niedrig F & E-Fragen: 10.06.2015 16 Thermodynamik/Kinetik Batch-Prozess oder kontinuierlicher Prozess Machbarkeitsstudien Wirtschaftlichkeit der Gesamtkette HTP Workshop | Themenworkshop - Stoffliche Anwendung | DBFZ gGmbH 2 HTPInnovationsforum 2015 Energieträger Anwendungsfeld: Energieträger Wertschöpfungskette am Beispiel Mitverbrennung: 10.06.2015 HTP Workshop | Themenworkshop - Stoffliche Anwendung | DBFZ gGmbH HTPInnovationsforum 2015 3 17 Klärschlamm/Boden/Nährstoffrecycling Vorstellung der Anwendungsfelder Klärschlamm/Boden/Nährstoffrecycling Workshop: Teilnehmer: Einführung: Nährstoffrecycling, Düngemittel und Boden 18 (Entsorgungswirtschaft, Landwirtschaft, Anlagenbau, Politik und Wissenschaft) Problematik des Nährstoffrecyclings wurde dargelegt Einsatz von HTC-Kohlen als Düngemittel oder Bodenhilfsstoff ist denkbar Alternativ kann Nährstoffrecycling gekoppelt mit energetischer Nutzung des Kohlenstoffträgers interessant sein Inputstoffe: Wirtschaftsdünger, Klärschlamm, Gärreste, Reststoffe aus Landwirtschaft und Landschaftspflege 09.06.2015 1 HTP Workshop | Themenworkshop - Stoffliche Anwendung | DBFZ gGmbH Anwendungsfeld: Klärschlamm/Boden/Nährstoffrecycling Produktanforderungen: Nährstoffe in der HTC-Kohle müssen pflanzenverfügbar sein Einhaltung/Berücksichtigung Düngemittelverordnung u.a. rechtlicher Vorschriften Markt: große Konkurrenz am Markt im Bereich Düngemittelherstellung Konzentration auf Spezialdünger/-böden Hemmnisse: rechtliche Situation unklar (Ende der Abfalleigenschaft) unterliegen die entstehenden Produkte der REACH Verordnung F&E-Fragen: Metaanalyse der Literatur Pflanzenverfügbarkeit der Nährstoffe Wirtschaftliche Gesamtlösungen 09.06.2015 18 HTP Workshop | Themenworkshop - Stoffliche Anwendung | DBFZ gGmbH 2 HTPInnovationsforum 2015 Klärschlamm/Boden/Nährstoffrecycling Anwendungsfeld: Klärschlamm/Boden/Nährstoffrecycling Workshop: Teilnehmer: Einführung: Klärschlamm & organische Abfälle 32 (Entsorgungswirtschaft, Landwirtschaft, Anlagenbau, Politik, Unternehmensberatung und Wissenschaft) 1,8 Mio. t/a Klärschlamm fallen in Deutschlandan Großer Teil wird in der Landwirtschaft ausgebracht in naher Zukunft nicht mehr gestattet Entsorgungsproblematik HTP bietet vielseitige Verwertungsmöglichkeiten Produkte: HTC-Kohlen als Festbrennstoff oder Bodenhilfstoff/Düngemittel 09.06.2015 3 HTP Workshop | Themenworkshop - Stoffliche Anwendung | DBFZ gGmbH Anwendungsfeld: Klärschlamm/Boden/Nährstoffrecycling Markt: aktuell kein Markt für Bodenverbesserer aus Klärschlamm vorhanden Düngemittel und Festbrennstoffe haben einen Markt Wertschöpfungskette am Beispiel Klärschlamm: Klärwerk mit Faulung F&E Fragen: Phosphorrückgewinnung /abtrennung aus dem Klärschlamm 09.06.2015 (Heizwert KS: 9-10 MJ/kg) Anlagen > 30.000 EW Anlagen < 30.000 EW mit P belasteter Klärschlamm Hemmnisse: keine Regelbrennstoffzulassung von HTC-Kohlen Ende der Abfalleigenschaft ggf. unterliegen die HTC-Produkte der REACH Verordnung ohne Faulung (Heizwert KS: 2,7 MJ/kg) TS ˜ 3 % PR 1 Vorentwässerung (mech. Entwässerung) TS ˜ 20 - 25 % (nicht mehr pumpfähig,stichfest) PR 2 HTC Produktentwässerung Prozesswasser • • CSB = 20-60 g/l TOC = 20g/l Klärwerk (biol. Stuf oder Faulung) Biogasanlage Nassoxidation (AcOH und CO2) • Membranverfahren org. bel. H2O PR 3 H2 O HTC-Kohle evtl. Kompaktierung Feuerung PR 4 Asche HTP Workshop | Themenworkshop - Stoffliche Anwendung | DBFZ gGmbH HTPInnovationsforum 2015 • • • PR: Phosphorrückgewinnung 4 19 Chemie & Kraftstoffe Vorstellung der Anwendungsfelder Chemie & Kraftstoffe Workshop: Teilnehmer: Einführung: Chemie & Kraftstoffe 21(Entsorgungswirtschaft, Landwirtschaft, Anlagenbau, Politik und Wissenschaft) Definition „Hydrothermale Prozesse“: Alle Prozesse bei erhöhten Temperaturen und Drücken bei denen Wasser als Reaktionsmedium fungiert. Inputstoffe: Inputmaterial bestimmt den Produktweg lipidhaltige Inputstoffe Fettsäuren proteinhaltige Inputstoffe 09.06.2015 Lignocellulosen Aminosäuren Furanderivate /Phenole / Zucker / Carbonsäuren HTP Workshop | Themenworkshop - Stoffliche Anwendung | DBFZ gGmbH 1 Anwendungsfeld: Chemie & Kraftstoffe Wo fallen die Inputstoffe an: Lignocellulosen: Mühlen, Klärwerke, Zellstoffwerke, Entsorgungsbetriebe, Biogasanlagen, … lipidhaltige Stoffe: Klärwerke, Schlachtabfälle, … Produkte: 2 Wege möglich: 1. neue Produkte: 2. etablierte Produkte: Feinchemikalien z.B. 5-HMF Kraftstoffvorprodukt (partielles Substitut in Raffinerie) Produktanforderungen: Lagerstabilität, Transportfähigkeit, für Kraftstoff sauerstoffarm Standortwahl: Green-Field Anlage ist wahrscheinlich ungünstig Infrastruktur ist entscheidend (Wärmeversorgung, Rohstoffverfügbarkeit) 09.06.2015 20 HTP Workshop | Themenworkshop - Stoffliche Anwendung | DBFZ gGmbH 2 HTPInnovationsforum 2015 Chemie & Kraftstoffe Anwendungsfeld: Chemie & Kraftstoffe Hemmnisse: die entstehenden Produkte unterliegen evtl. REACH Verordnung rechtliche Unklarheiten (Ende der Abfalleigenschaft) F & E-Fragen: 09.06.2015 Katalysatoren Leaching, Recycling, keine Edelmetalle, Kosten Trenntechnik selektive Trenntechnik, hydrothermale Vergasung von Reststoffen, kat. Nassoxidation HTP-Prozesswasserproblematik Wärmeeintrag Batch-Anlage oder kontinuierliche Anlage Fördertechnik Pumpen, Ventile etc. HTP Workshop | Themenworkshop - Stoffliche Anwendung | DBFZ gGmbH HTPInnovationsforum 2015 3 21 (Werk-)stoffliche Anwendungen Vorstellung der Anwendungsfelder (Werk-)stoffliche Anwendungen Workshop: Teilnehmer: Einführung: (Werk-)stoffliche Anwendungen 20 (Automobilindustrie, Anlagenbau, Unternehmensberatung und Wissenschaft) vielseitige werkstoffliche Anwendungsmöglichkeiten der HTC-Kohlen jede Anwendungsmöglichkeit hat ihre eigenen Rahmenbedingungen und Fragestellungen Inputstoff: als Inputstoff eignen sich besonders biogene Abfälle/Rohstoffe mit gleichbleibender Qualität: Melasse, Stärke, Reisspelzen, Kaffeespelzen, Stroh, Holz 09.06.2015 1 HTP Workshop | Themenworkshop - Stoffliche Anwendung | DBFZ gGmbH Anwendungsfeld: Werkstoffe Einsatzmöglichkeiten von HTC-Kohlen: WPC (Wood Plastic Composite) Katalysatorträger oder Aktivkohle Additive Fertigungsverfahren (3D-Druck) Baustoffe Produktanforderungen: WPC: hochfeste und hydrophobe Faser Katalysator/Aktivkohle: def. Porenstruktur, große spez. Oberfläche, günstig, recyclebar 3D-Druck: kugelförmige Partikelstruktur, heterogene Partikelgrößenverteilung, keine Fasern Baustoffe: HTC-Kohlen dürfen keine Giftstoffe ausgasen 09.06.2015 22 HTP Workshop | Themenworkshop - Stoffliche Anwendung | DBFZ gGmbH 2 HTPInnovationsforum 2015 (Werk-)stoffliche Anwendungen Anwendungsfeld: Werkstoffe Hemmnisse/Probleme: Preis/Wirtschaftlichkeit Mengenverfügbarkeit der Vorprodukte hohe Konkurrenzsituation mit etablierten Produkten F & E-Fragen: insgesamt besteht ein hoher Bedarf an F&E Einsatz von hydrothermal behandelten Fasern für WPC Simultanimprägnierung der Katalysatoren /Aktivkohlen Langzeitauswirkung beim Einsatz als Baustoffe sind unbekannt 09.06.2015 HTP Workshop | Themenworkshop - Stoffliche Anwendung | DBFZ gGmbH HTPInnovationsforum 2015 3 23 Jan Mumme, Benjamin Wirth Dr. Jan Mumme (University of Edinburgh), Benjamin Wirth (ATB Potsdam) Behandlung von Abwässern aus hydrothermalen Prozessen in Kläranlagen und im Biogasprozess Dr. Jan Mumme The university of Edinburgh, Grant Institute King's Buildings, West Mains Road Edinburgh EH9 3JW United Kingdom E-Mail: [email protected] M Sc. Benjamin Wirth Leibniz-Institut für Agrartechnik Potsdam-Bornim e.V. (ATB) Max-Eyth-Allee 100 14469 Potsdam E-Mail: [email protected] Die Verwendung von stark erhitztem Wasser als Katalysator und Lösungsmittel kennzeichnet die hydrothermale Kon version von organischen Materialen. Auf diesem Weg lässt sich eine große Bandbreite unterschiedlicher organischer Verbindungen herstellen bzw. extrahieren, von niedermolekularen Verbindungen wie Methan, Milchsäure und 5-HMF bis zu komplexen Stoffen wie Lignin und Hydrokohle. Wie alle thermochemischen Konversionsverfahren sind auch hydrothermale Prozesse vergleichsweise unspezifisch, was dazu führt, dass neben dem gewünschten Produkt eine große Anzahl unerwünschter organischer Nebenprodukte gebildet wird. Zusammen mit den aus den Edukten stam menden mineralischen Komponenten bestimmen diese die Eigenschaften der Abwässer und damit deren Behand lungsbedarf, bevor diese in die Umwelt abgegeben werden können. Typische Merkmale von Abwässern aus hydrothermalen Prozessen sind hohe CSB- und TOC-Gehalte von bis zu meh reren Zehntausend mg/L und ein niedriger pH-Wert durch die Anwesenheit organischer Säuren. Die Abwässer sind in der Regel nicht lagerstabil und im unbehandelten Zustand chemischen und biologischen Prozessen ausgesetzt. Abwässer mit ähnlicher Beschaffenheit entstehen u.a. bei den thermischen Verfahren der Röstung (z.B. Kaffee und Kakao), der Biomasse-Pyrolyse (z.B. zur Herstellung von Holz- und Biokohle) sowie der Verkokung fossiler Kohlen. Die Zusammensetzung des Abwassers wird durch zahlreiche Faktoren beeinflusst, ausgehend von Art und Vorbehandlung des Eduktes über die Prozessgestaltung (u.a. Temperaturen, Aufheiz- und Abkühlraten, Reaktionsdauer, Drücke, Ka talysatoren) bis zur Separation der gasförmigen, gelösten oder festen Zielprodukte aus dem Reaktionsgemisch sowie ggf. der Rezyklierung des Prozesswassers. Neben dem primären Abwasser können durch Kondensationsprozesse sowie Wasch- und Spülvorgänge weitere, sekundäre Abwässer entstehen. Bisherige Erkenntnisse zur Behandlung von Abwässern aus hydrothermalen Prozessen sprechen dafür, dass sich hierfür die etablierten biologischen, chemischen und physikalischen Verfahren der Abwasserreinigung gut einsetzen lassen. So kann für die Abwässer aus der hydrothermalen Karbonisierung (HTC) eine biologische Abbaubarkeit der organischen Fracht von > 80 % erwartet werden, die sich durch nachgeschaltete physikalische Behandlung, z.B. 24 HTP-Innovationsforum 2015 Jan Mumme, Benjamin Wirth durch Adsorption an Aktivkohle auf > 99 % steigern lässt. Mineralische Stoffe treten im Zuge der konventionellen mehrstufigen Abwasserreinigung als Gas aus (v.a. N2 durch Nitrifikation/Denitrifikation), werden im Belebtschlamm gebunden (u.a. N, P und K) oder werden durch Adsorptions-, Membran- oder Fällungsprozesse (z.B. MAP-Fällung) gezielt ausgekoppelt. Um den mit der Abwasserreinigung verbundenen Aufwand und damit den Anteil an den Gesamtkosten des HTP-Ver fahrens zu reduzieren, empfiehlt es sich, entlang der gesamten Kette der Entstehung und Behandlung des Abwassers die bekannte Zielhierarchie „Verringern, Verwerten, Entsorgen“ anzuwenden. Nach aktuellem Stand der Erkenntnisse aus der wissenschaftlichen und kommerziellen Erprobung besteht in allen drei Kategorien Potenzial für weitreichende Optimierungen. Bezogen auf die Behandlung des Abwassers bzw. einzelner Bestandteile bestehen im Rahmen der etablierten Klärwerkstechnik Verwertungschancen vor allem durch den Abbau zu Biogas als universell einsetzbarer Energieträger sowie die Gewinnung von handelsfähigen Phosphor- und Stickstoffdüngemitteln. Bisherige Erfahrungen mit HTC-Abwasser zeigen, dass sich der Großteil des CSB-Gehalts anaerob zu Biogas wandeln lässt. Dies schließt auch bekannte Problemstoffe wie Phenol ein. Der Aufwand für eine aerobe oder physikalische Nachbehandlung sinkt dadurch entsprechend. Durch die gute Passfähigkeit hydrothermaler Verfahren in das etablierte Konzept der mehrstufigen Abwasserreini gung nicht nur für die Behandlung des HTC-Abwassers, sondern auch in Bezug auf die Verfügbarkeit von Biomasse (Klär- und Faulschlamm), die energetische Integration (Wärme und Strom) und weitere Synergien (u.a. Eliminierung von Keimen und Arzneimittelrückständen) gilt diese Verfahrenskombination aus gegenwärtiger Sicht als technisch und ökonomisch besonders vielversprechend. Zu erwarten ist jedoch, dass sich der fortschreitende Stand der Er kenntnisse und der Technologie zu Beschaffenheit und Behandlung der Abwässer mittelfristig auch auf die Kosten struktur in anderen HTP-Einsatzfeldern, wie der Konversion von Lignocellulose-Biomassen oder der Behandlung von Güllen und Gärresten in der Landwirtschaft, positiv auswirkt. HTP-Innovationsforum 2015 25 Katja Wiedner Dr. Katja Wiedner (MLU Halle-Wittenberg) Anwendung biogener Kohlen im Boden Dr. Katja Wiedner Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg Von-Seckendorff-Platz 3 06120 Halle E-Mail: [email protected] Zahlreiche wissenschaftliche Studien haben gezeigt, dass sich Kohlen aus hydrothermalen Prozessen (Hydrokohlen) und dem Pyrolyseverfahren (Pyrokohlen) hinsichtlich ihrer chemischen Eigenschaften grundlegend voneinander un terscheiden. Wichtige Unterscheidungsmerkmale sind beispielsweise der pH-Wert, der Anteil an hocharomatischen Kohlenstoffverbindungen (Black Carbon) und die Oberflächenchemie (bspw. funktionelle Gruppen). Diese und weitere Eigenschaften der Kohlen entscheiden maßgeblich über deren Effekte im Boden. Bevor Hydro- oder Pyrokohlen für bodenverbessernde Maßnahmen verwendet werden, sollten die Bodenverhältnisse genau ermittelt werden, um die gewünschten Effekte durch den gezielten Einsatz von Hydro- oder Pyrokohlen zu erreichen. Die sich in den letzten Jahren entwickelte Frontenbildung zwischen der Hydro- und Pyrokohle Community ist nicht nachvollziehbar. Beide Technologien besitzen aufgrund ihrer verschiedenen Einsatzpotenziale durchaus ihre Daseins berechtigung. Beispielsweise eignen sich sehr feuchte Biomassen gut für die HTPs, während eher trockene Biomasse der Pyrolyse zugeführt werden sollte. Des Weiteren besitzen frische Hydrokohlen aufgrund ihrer hochreaktiven Eigen schaften, was an den vorhandenen sauerstoffhaltigen funktionellen Gruppen liegt, das Potenzial, die Nährstoffhal tekapazität im Boden direkt nach Einarbeitung signifikant zu erhöhen. Pyrokohlen hingegen sind aufgrund der hohen Prozesstemperaturen arm an sauerstoffhaltigen funktionellen Gruppen und somit inert. Pyrokohlen müssen daher zu nächst aktiviert werden, z.B. durch Co-Kompostierung, um funktionelle Gruppen an der Oberfläche zu bilden. Dieser Prozess kann unter natürlichen Umständen im Boden mehrere Jahre benötigen. Hinsichtlich der Langzeit-CO2-Spei cherung im Boden, sind die Pyrokohlen klar im Vorteil. Der hohe Black-Carbon-Anteil in Pyrokohlen sorgt für eine äußerst hohe Stabilität im Boden von Jahrhunderten bis Jahrtausenden, wie das berühmte Beispiel der Terra Preta de Indìo im Amazonasgebiet Brasiliens zeigt. Laborversuchen zufolge verbleiben Hydrokohlen nur wenige Dekaden im Boden, da sie gegenüber einem co-metabolischen Abbau durch Mikroorganismen weniger resistent sind. Der Status quo eines Bodens muss also klar sein, dann sollten die gewünschten Ziele der Bodenverbesserungsmaß nahme definiert werden um anschließend zu entscheiden, welche der Kohlen zum Einsatz kommt. Aufgrund der un terschiedlichen Eigenschaften beider Kohlen ist eine Kombination für den Einsatz im Boden als durchaus sinnvoll zu erachten. Ergo, die Hydro- und Pyrokohle-Communities sollten spätestens jetzt merken, dass eine Zusammenarbeit durchaus zielführend ist. Ein Blick der Hydrokohle-Community zur Pyrokohle-Community kann auch bezüglich einer Zertifizierung von Hydrokoh len hilfreich sein. Das bereits seit mehreren Jahren vorhandene (gesetzlich nicht bindende) Zertifikat [1] für Pyrokohle (Pflanzenkohle) ist ein erster wichtiger Schritt in Richtung kommerzieller Nutzung in der Landwirtschaft. Ein vergleich bares Werk lässt in der „Hydrokohle-Welt“ noch auf sich warten. Feuchte Biomassen, wie beispielsweise Bioabfälle, können eine hohe Heterogenität aufweisen, was eine Zertifizierung sicher nicht einfach, aber auch nicht unmöglich macht. Zudem muss die Hürde vom Abfall zum Produkt überwunden werden. Ohne eine Zertifizierung und daraus resultierende klare Begriffsdefinitionen für Hydro- und Pyrokohlen ist eine Legalisierung des Einsatzes auf landwirt schaftlich genutzten Flächen nicht möglich. Literatur: [1] 26 http://www.ithaka-journal.net/europaisches-pflanzenkohle-zertifikat HTP-Innovationsforum 2015 HTP-Innovationsforum 2015 27 Saulo H. Freitas Seabra da Rocha, Tina Steinmetzger Saulo H. Freitas Seabra da Rocha, Tina Steinmetzger Biogene Kohlen in der Metallurgie Prof. Dr.-Ing. Saulo H. Freitas Seabra da Rocha, Hochschule Ruhr West, Campus Bottrop Institut Energiesysteme und Energiewirtschaft Lützowstr. 5 46236 Bottrop E-Mail: [email protected], [email protected] Stahl gehört weltweit zu den dominierenden und wichtigsten Werkstoffen, der in nahezu allen Industriebranchen benötigt wird. Haupteinsatzgebiete sind die Bauindustrie, die Automobilindustrie und der Maschinenbau. Stahl ge hört auch im Bereich der Erneuerbaren Energien zu einem unverzichtbaren Werkstoff. Windkraftanlagen gehören beispielsweise zu den Kraftwerkstypen mit dem höchsten Metalleinsatz. Im Januar bis April 2015 wurden international laut der World Steel Association ca. 536 Mio. t Rohstahl produziert, davon wurden 14,7 Mio. t in Deutschland erzeugt. [1] Deutschland ist damit mit Abstand der größte Stahlproduzent in Europa und weltweit auf Platz 8. Die beiden Hauptverfahrenswege zur Stahlproduktion sind die Hochofen-KonverterRoute HO-LD (= Primärroute, Erzeugung von Roheisen im Hochofen und Senkung des Kohlenstoffanteils im LD-Kon verter) und die Elektrolichtbogenofenroute ELBO (= Sekundärroute, Einschmelzen und Aufbereiten von Stahlschrott). Um Roheisen im Hochofen zu erzeugen, wodurch ca. 2/3 des in Deutschland produzierten Stahls erzeugt werden, ist Hüttenkoks nötig. Dieser hat im Wesentlichen folgende Aufgaben: ●● Brennstoff: Beim Verbrennen des Hüttenkokses wird die nötige Energie zum Einschmelzen des eingesetzten Eisenerzes frei. ●● Reduktionsmittel: Während der Verbrennung des Hüttenkokses entsteht Kohlenmonoxid, was die Eisenoxide (Eisenerze, -sinter, -pellets) zu metallischem Eisen reduziert. ●● Stützgerüst: Damit der Koks verbrennen und die Reduktion des Eisenerzes stattfinden kann, muss auch unter den hohen Temperaturen, die im Hochofen herrschen, eine Gaspermeabilität gewährleistet werden. Durch die unregelmäßige und hochtemperaturstabile Struktur des Hüttenkokses wird diese nötige Gaspermeabilität im Hochofen erreicht. Im Hochofen (zylindrischer Schachtofen) werden Möller (Mischung aus Eisenerz und Zuschlägen) und Koks in Schich ten (Möllersäule) eingebracht. Im unteren Teil (Rast) befinden sich Windöffnungen, durch die heiße Luft eingeblasen wird, und weitere Öffnungen zur Entnahme des Roheisens. In diesem Teil des Hochofens herrschen Temperaturen von ca. 1.600 °C. Verbrennt der eingeschichtete Koks, d.h. er reagiert mit Sauerstoff, entsteht Kohlenmonoxid, wel ches als Reduktionsmittel für das Eisenerz dient. Das gediegene Eisen fließt nach unten, nimmt dabei Kohlenstoff auf und wird als Roheisen abgestochen. Im oberen Bereich des Hochofens (Gicht) reagiert das Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid und wird zusammen mit Kohlenstaub ausgetragen. Das sich einstellende CO/CO2- Gleichgewicht wird Boudouard-Gleichgewicht genannt. Während dieses Prozesses verflüssigt sich das eingebrachte Eisenerz und wird als Roheisen bzw. Schlacke aus dem Hochofen ausgetragen. Der Hüttenkoks wird als Brennstoff und Reduktionsmittel verbraucht bzw. löst sich im flüs sigen Eisen (Aufkohlung des Eisens). Dabei schmilzt der Hüttenkoks aber nicht und ein Teil bleibt in stückiger Form erhalten und sorgt für das nötige Stützgerüst zur Gewährleistung der Gaspermeabilität. Die ersten Hochöfen wurden ausschließlich mit Holzkohle als Reduktionsmittel gewonnen. Der alleinige Einsatz die ser biogenen Kohle ist heutzutage allerdings nicht mehr üblich. Im Laufe der Entwicklung wurden die Anlagen größer. Moderne Hochöfen haben Durchmesser von mehreren Metern (d > 14 m) mit einer Roheisenproduktion von mehreren tausend Tonnen pro Tag (> 12.000 t/d). Der Betrieb solcher Anlagen allein mit Holzkohle ist nicht möglich, da keine ausreichende mechanische Festigkeit gegeben ist. Bei dem heutzutage eingesetzten Hüttenkoks handelt es sich i.d.R. um Steinkohlenkoks, der durch pyrolytische Be handlung (thermische Behandlung unter Sauerstoffabschluss) hergestellt wird. Während des Verkokungsprozesses werden die flüchtigen Bestandteile der Kohle ausgetrieben, es kommt zur Erweichung und anschließenden Wiederer starrung (Backen). Dabei entsteht ein (thermo )stabiler Verbund aus Kohlenstoffpartikeln. Für eine nachhaltige Eisen- und Stahlindustrie ist der Ersatz der eingesetzten fossilen Kohle bzw. des Kokses nötig. Neben der energetischen ist auch eine stoffliche Substitution erforderlich, deshalb ist der Einsatz von Kohlenstoff unumgänglich. Um dies zu erreichen, kann biogene Kohle eingesetzt werden. D.h. Kohle, die durch Konversion aus frischer Biomasse gewonnen wurde. 28 HTP-Innovationsforum 2015 Saulo H. Freitas Seabra da Rocha, Tina Steinmetzger Die Eigenschaften, die biogene Kohle/Koks für den Einsatz in der Eisen- und Stahlindustrie haben sollte, sollten in etwa denen fossiler Kohle bzw. fossilen Kokses entsprechen. Typische Werte für Hüttenkoks sind in der nachfolgen den Tabelle 1 dargestellt: Tabelle 1: Typische Werte für Hüttenkoks [2] Hüttenkoks Aschegehalt [%] Flüchtige Bestandteile [%] Cfix [%] S [%] Brennwert [MJ/kg] ca. 9 ca. 0,7 ca. 90 0,85 ca. 29,4 Anforderungen an die chemische Zusammensetzung sind ein hoher Kohlenstoffgehalt, ein geringer Gehalt an flüchti gen Bestandteilen und ein entsprechender Brenn- bzw. Heizwert. Zudem ist ein möglichst niedriger Gehalt an Schwe fel, Zink und Alkalimetallen gefordert. Neben der Zusammensetzung ist die Hochtemperatur-Festigkeit in der reduktiven Hochofenatmosphäre von ent scheidender Bedeutung. Um die Permeabilität im Hochofen zu gewährleisten, ist eine gewisse Stückigkeit und eine unregelmäßige Struktur des eingesetzten Kokses von Vorteil, zudem muss dieser im Hochofenbetrieb formstabil bleiben. Durch Agglomeration kann dies (teilweise) erreicht werden. Bisherige Untersuchungen haben gezeigt, dass biogene Kohlen bzw. Koks nicht die gleichen Eigenschaften wie Hüt tenkoks erreichen. Insbesondere die Hochtemperatur-Festigkeit kann nicht eingehalten werden. Nach aktuellem Stand ist es deshalb noch nicht umsetzbar den fossilen Koks vollständig durch biogenen zu ersetzen, allerdings besteht ein Potenzial. [3] Die Hochschule Ruhr West forscht im Moment an einer Möglichkeit, fossilen Hüttenkoks zu substituieren. Zusammen mit deutschen und brasilianischen Partnern wird die Aufbereitung, Konversion (Pyrolyse) und Agglomeration von Bio masserückständen untersucht. Potentialstudien haben ergeben, dass in Deutschland pro Jahr etwa 50 Mio. Tonnen Biorestmassen anfallen, die keiner höherwertigen Verwertung zugeführt werden. In Brasilien, einem der größten Stahlhersteller der Welt, ist die ses Potential noch viel größer. Hier wurden ca. 680 Mio. Tonnen ungenutzte Biomasserückstände identifiziert, die zu einem großen Teil durch den Zuckerrohranbau anfallen [4]. Mit diesen Mengen kann ein großer Teil des in Deutschland und Brasilen eingesetzten Hüttenkokses ersetzt werden und die Eisen- Stahlherstellung nachhaltiger durchgeführt werden. Literatur: [1] World Steel Association, Crude Steel Production Jan-Apr 2014, https://www.worldsteel.org/statistics/crude-s teel-production.html, (abgerufen: 31.05.2015) [2] S. Seabra, Agglomerated Biomass Char: A Chance to Reduce Greenhouse Gas Emission in Iron an Steel Industries, METEC InSteelCon 2007, 3rd Int. Steel Conference on New Developments in Metallurgical Process Technologies, Düsseldorf, 11-15 June 2007 [3] P Quicker, S. H. Freitas Seabra da Rocha, G Peña Chipatecua, B Meder, H Löblich, D Franzen; Biokoks als Ener gieträger in metallurgischen Prozessen; Chemie Ingenieur Technik; WILEY-VCH Verlag, (2011), S. 1522 2640, ISSN: 1522-2640 [4] S. Freitas Seabra da Rocha, Potenzial von brasilianischen Biomasserückständen als CO2-neutrale Substitution von Hüttenkoks für die deutsche und brasilianische Stahlherstellung, DGMK-Tagungsbericht, 2014, S. 269275, ISBN: 978-3-941721-43-2 Forschungsprojekte (Auswahl): ●● COBI: CO2-neutrale Substitution von Koks durch Biomasserückstände in den Hochöfen der Primärstahlerzeugung (BMBF, CLIENT) ●● Entwicklung von carbonisierten Biomasse-Rückständen als alternative Energieträger für den Kupolofenprozess (AiF) ●● Stroh-Energie.NRW ●● INAH: Innovative Aufbereitungs- und Agglomerationsverfahren für Hüttenreststoffe HTP-Innovationsforum 2015 29 Catalina Rodriguez Correa Catalina Rodriguez Correa Materialanwendungen für hydrothermal erzeugte Kohlen Catalina Rodriguez Correa Universität Hohenheim FG Konversionstechnologie und Systembewertung nachwachsender Rohstoffe Garbenstrasse 9 70599 Stuttgart E-Mail: [email protected] Fossile Rohstoffe sind heutzutage die Hauptquelle für die Herstellung wichtiger Waren unserer Gesellschaft und die Abhängigkeit vom Petroleum herrscht noch vor. Aufgrund des Klimawandels und des Interesses für eine wissens basierte, innovative und nachhaltige Wirtschaftsweise ist es notwendig, eine auf erneuerbaren Rohstoffen basierte Wertschöpfungskette zu etablieren. Kohlenstoff ist durch seine allotropische Natur ein sehr vielfältiges Material. Ein Beispiel sind die ausgeprägten Unter schiede zwischen den Eigenschaften des Diamanten und des Graphits. Beide Materialien bestehen aus Kohlenstoff, aber der Diamant ist das härteste Mineral und Graphit ist so weich, das er als Schmiermittel eingesetzt werden kann. Biomasse hat einen relativ hohen Kohlenstoffgehalt und mittels der hydrothermalen Karbonisierung kann dieser noch erhöht werden. Hydrothermal erzeugte Kohlen besitzen im Vergleich zum Ursprungsmaterial eine chemisch stabilere Struktur und verschiedene Morphologien (kugelförmige, faserförmige oder poröse) können entstehen. Aus diesem Grund können Hydrokohlen in unterschiedlichen Anwendungen eingesetzt werden. Ein Beispiel ist die Herstellung von Aktivkohle mittels physikalischer oder chemischer Aktivierung. Beide Wege liefern hochoberflächige Adsorbentien, die für die Wasseraufbereitung oder für hochwertigere Anwendungen, wie als Elekt rode für Lithiumbatterien oder für Superkondensatoren, genutzt werden können. Aufgrund der Umweltvorteile und der günstigen Preise könnte die Nutzung von hydrothermaler Karbonisierung mit dem Zweck der Herstellung von „advanced materials“ als „schlafender Riese“ betrachtet werden. 30 HTP-Innovationsforum 2015 Michael Balhar, Katja Wiedner Michael Balhar (ASA e.V.) und Dr. Katja Wiedner (MLU Halle-Wittenberg) „Kaskadennutzung von Biomasse“ – Theoretisch ja, praktisch nein! Dipl.-Ing. Michael Balhar Arbeitsgemeinschaft Stoffspezifische Abfallbehandlung (ASA) e. V. Westring 10 59320 Ennigerloh E-Mail: [email protected] Die Bundesregierung möchte durch das Aktionsbündnis Klimaschutz 2020 sicherstellen, dass Deutschland seine Treibhausgasemissionen bis 2020 um 40 Prozent gegenüber 1990 reduziert. Im Aktionsprogramm Klimaschutz 2020 wird im Bereich der Abfall- und Kreislaufwirtschaft überwiegend auf den Beitrag der Minderung der Methanemission aus Deponien eingegangen. Davon abgesehen kann z.B. durch eine optimierte Behandlung von Bioabfällen ein weite rer Beitrag zum Klimaschutz geleistet werden. In der europäischen Abfallrahmenrichtlinie 2008/98/EG wurde eine neue fünfstufige Hierarchie festgelegt, die durch die Novellierung des Kreislaufwirtschaftsgesetzes (KrWG) im Jahr 2012 in nationales Recht übertragen wurde. In § 11 KrWG wird vorgegeben, dass überlassungspflichtige Bioabfälle ab dem 01.01.2015 getrennt zu erfassen sind. § 8 KrWG sieht vor, dass eine „mehrfache, hintereinander geschaltete stoffliche und anschließende energetische“ Verwertungsmaßnahme (Kaskadennutzung) durch Rechtsverordnung bestimmt werden kann. Es ist zu erhoffen, dass dies im Zuge der Novelle der Bioabfallverordnung erfolgen wird. Der Klimaschutzplan 2050 der Bundesregierung sieht sogar eine Steigerung der CO2-Einsparung um weitere 40 bis 55 P% gegenüber 1990 vor. Hierfür soll ein nationaler Klimaschutzplan in Zusammenarbeit mit den Bundesländern, Kommunen und Verbänden sowie Bürgerinnen und Bürgern erarbeitet werden. Die ambitionierten Ziele der Bundesregierung ebnen theoretisch hiermit etablierten oder innovativen Technologien den Weg, optimierte Biomassenutzungskonzepte zu erstellen. Eine Schlüsseltechnologie könnten die hydrothermalen Prozesse (HTP) sein, die mannigfaltige Einsatzbereiche aufweisen. Beispielsweise sind durch die Verwendung der Kohle aus HTPs fossile Brennstoffe substituierbar. Somit kann ein wesentlicher Beitrag zur Reduzierung des CO2-Ausstoßes beitragen werden. Des Weiteren zeigen erste Studien, dass die HTPs Potenzial besitzen, wertvolle Plattformchemikalien zu erzeugen oder die Gasausbeute in Vergärungsanla gen signifikant zu erhöhen. Dadurch wird die Biomassenutzung optimiert und somit Stoffkreisläufe zukünftig sinnvoll geschlossen. Die Novellierung der Düngerverordnung (DüV) lässt die Frage offen, wie es mit der landwirtschaftlichen Klärschlamm verwertung weitergeht. Der Abfallstatus von Klärschlamm wird in naher Zukunft dazu führen, dass der Einsatz auf landwirtschaftlich genutzten Flächen gesetzlich verboten wird. Die landwirtschaftliche Verwertungsoption von etwa 30 % des jährlich anfallenden Klärschlamms wird somit zukünftig wegfallen und in die thermische Entsorgung wie Monoverbrennungsanlagen, Mitverbrennung in Kohlekraftwerken und Zementwerken übergehen. Diese Verwertung ist jedoch weit von dem Gedanken einer nachhaltigen Abfallwirtschaft entfernt. Erste großtechni sche Versuche zeigen, dass das Phosphorrecycling mittels des HTP-Verfahrens im Vergleich zur thermischen Klär schlammtrocknung ein wesentlich energieeffizienteres Verfahren darstellt. Zudem können im Vergleich erhebliche Mengen an Säuren zur Phosphor-Rückgewinnung eingespart werden, da die HTP-Klärschlammkohle sehr geringe pH-Werte aufweist. Um die HTPs in die Industriereife zu bringen, d.h. große Mengen an anfallender Biomasse zu verwerten, bedarf es zum einen noch weiterer ingenieurtechnischer Leistung. Derzeit bestehende Anlagen sollten währenddessen intensiv dazu genutzt werden, die HTP zu optimieren um „Designerkohlen“ im reproduzierbaren Maßstab herzustellen. Außer dem müssen begleitend ökonomische und ökologische Studien durchgeführt werden, die die Prozesse und Abläufe weiter optimieren und somit zur Praxisreife führen, um praktikable Wege zur Realisierung der Kaskadennutzung auf zuzeigen. Kritikern an den Verfahren, Biomasse thermochemisch zu verändern, sei mit auf den Weg gegeben, dass jene Techno logien, von denen sie überzeugt sind, auch Zeit benötigt haben, um die Praxisreife zu erlangen. HTP-Innovationsforum 2015 31 Rechtsfragen Matthias Arndt (Rechtsanwalt), Dr. Grit Ludwig (UFZ) Rechtliche und administrative Fragestellungen Ende der Abfalleigenschaft ○○ ○○ ○○ ○○ ●● ●● ●● ●● Klärschlamm Grünschnitt Gärreste Biotonne Wie verhält es sich bei Ersatzbrennstoffen? Wann gilt HTC-Karbonisat als neues Produkt (Produkteigenschaften) und nicht mehr als Abfall? Ist eine Produkt-Zertifizierung möglich/sinnvoll? (Analog Gütegemeinschaft Kompost) Wann sollte man im Status Abfall? REACH-Zertifizierung ●● ●● ●● ●● ●● Wann muss REACH berücksichtigt werden? Wie kann REACH umgangen werden? Wie sieht REACH Verfahren aus? REACH nur für neue Stoffklassen? Was ist wenn Produkt klar identifiziert werden kann? Brennstoff ●● ●● ●● ●● Ist HTC Kohle Brennstoff oder Abfall? Kann HTC-Kohle Biomasseverordnung zugeordnet werden? Wie kann HTC-Kohle zum Regelbrennstoff zugelassen werden? Können HTC-Kohlen in bestehende EEG-Anlagen eingesetzt werden, ohne dass deren Status verloren geht? Baurechtlicher Komplex/ Genehmigungsverfahren für Anlagen ●● Welche baurechtlichen Genehmigungen für HTP Anlagen sind zu beachten? ●● Welche baurechtlichen Auflagen gibt es? Düngemittel/Boden ●● Können HTC-Kohlen in Düngemittelverordnung aufgenommen werden? ●● Unter welchen Bedingungen ist der Einsatz als Bodenhilfsstoff möglich? 32 HTP-Innovationsforum 2015 Kooperationswerkstatt Die Kooperationswerkstätten ●● ●● ●● ●● ●● Vorstellungsrunde Diskussion möglicher Wertschöpfungsketten Was sind die größten Herausforderungen und Umsetzungshemmnisse? Wie lauten die dringenden FuE-Fragen? Diskussion von Problemlösungen und Projektansätzen Energieträger Saal Schiller 1 Klärschlamm / Boden / Nährstoffrecycling Saal Schiller 2 / Plenum Dr. Regina Blümel Dr. Marco Klemm Dr. Katja Wiedner Dipl.-Ing. Michael Balhar Chemie & Kratfstoffe (Werk-)stoffliche Nutzung 1. OG, Raum Everth 1. OG, Raum Peterhans Dominik Siemon Gerd Unkelbach Dr. Franziska Müller-Langer Dipl.-Ing. Diana Klemm HTP-Innovationsforum 2015 33 34 HTP-Innovationsforum 2015 referenten/Moderatoren HTP-Innovationsforum 2015 35 Arndt, Matthias Dr. Matthias Arndt Rechtsanwalt Tschaikowskistraße 6 04105 Leipzig Dr. Matthias Arndt Tel.: +49 (0) 341 9 80 79 90 Email: dr.matthias.arndt@tonline.de Wichtigste berufliche Stationen ● Studium der Rechtswissenschaften an der Universität Mannheim, Promoti on an der Fakultät für Rechtswissenschaft der Universität Mannheim ● 1997 Kanzleigründung in Leipzig ● seit 1997 Dozententätigkeit zu umweltrechtlichen Themen bei der TÜV SÜD Akademie GmbH u. a. Aktuelle Position heute: Anwalt für Zivil und Umweltrecht Gremientätigkeiten: ● Förderverein „Umweltinformationszentrum Leipzig – UiZ“ e. V. ● BDZ Bildungs und Demonstrationszentrum für dezentrale Abwasserbehand lung e. V. Balhar, Michael Arbeitsgemeinschaft Stoffspezifische Abfallbehandlung (ASA) e. V. Westring 10 59320 Ennigerloh Dipl.-Ing. Michael Balhar Tel.: +49 (0) 151 17428680 Email: michael.balhar@asaev.de Wichtigste berufliche Stationen ● 1995 – 1999: Studium des Bauingenieurwesens an der FH Münster mit den Vertiefungsrichtungen Wasser und Abfallwirtschaft ● 1999 – 2005: Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Abfallwirt schaft, Siedlungswasserwirtschaft, Umweltchemie (LASU) an der FH Müns ter und bei der INFA GmbH, Ahlen ● 2005 2008: Wissenschaftlicher Mitarbeiter bei der INFA GmbH, Ahlen und Referent bei der Gütegemeinschaft Sekundärbrennstoffe und Recyclingholz (BGS) e. V., Münster ● Aktuelle Position heute: Seit 2008 Geschäftsstellenleiter der ASA e. V. und seit 2010 Geschäftsführer der ASA GmbH, beides Ennigerloh 36 Gremientätigkeiten: Vorstandsmitglied CReED e. V., Mitglied verschiedener Arbeitskreise bei BGS e. V., DWA, VDI und Mitglied der Technical Working Group (TWG) für die Überarbeitung des BVTMerkblattes “Abfallbehandlung“ (für das European IPPC Bureau) Blümel, Regina Stadtwerke Halle GmbH Bornknechtstraße 5 06108 Halle Dr. Regina Blümel Tel.: +49 (0) 345 581 1017 Email: regina.bluemel@tonline.de Wichtigste berufliche Stationen ● 1967 1975 Studium der Ingenieurökonomie an der Bergakademie Freiberg und Forschungsstudium an der Technischen Hochschule „Otto von Guericke“ Magdeburg, Promotion zum Dr. oec ● 1992 2005 Geschäftsführerin der Stadtwirtschaft GmbH Halle (Saale), ein Unternehmen der Stadtwerke Halle ● 2005 2013 Leiterin Projektentwicklung der Stadtwerke Halle GmbH ● Seit Juli 2013 im Ruhestand Freitas Seabra da Rocha, Saulo H. Hochschule Ruhr West, Campus Bottrop Institut Energiesysteme und Energiewirtschaft Lützowstr. 5 46236 Bottrop Prof. Dr.-Ing. Saulo H. Freitas Seabra da Rocha Tel.: 0208 882 54 842 Mail. Saulo.seabra @hs-ruhrwest.de Prof. Dr. Saulo H. Freitas Seabra da Rocha Tel.: +49 (0)208 882 54 842 EMail: saulo.seabra@hsruhrwest.de Wichtigste berufliche Stationen: ● 1994 – 2003: Studium der Mettalurgie, Universidade Federal de Minas Gerais ● 2003 – 2009: Wiss. Mitarbeiter/Doktorand, RTWH Aachen Lehr und Forschungsgebiet für Kokereiwesen, Brikettierung und Thermische Abfallbe handlung ● Promotion: Untersuchungen zur Brikettierung von Hüttenreststoffen zum erneuten Einsatz im Hochofen zur Eisen und Stahlerzeugung (Note: „summa cum laude“) ● 2004 – heute: Gründer und Geschäftsführer Blackballs Technologies GmbH, Engineering und Bau von Maschinen und Anlagen inkl. Dokumentation und Genehmigungsverfahren Wichtigste berufliche Stationen Aktuelle Position heute: - 1994 – 2003: Studium der Mettalurgie, Universidade Federal de Minas Gerais Seit 2011fürHochschulprofessur an der Hochschule Ruhr West, Institut Energiesys - 2003 – 2009: wissen. Mitarbeiter/Doktorand, RTWH Aachen Lehr- und Forschungsgebiet Kokereiwesen, Brikettierung und Thermische Abfallbehandlung teme und Energiewirtschaft, Lehrgebiet Umwelt und Verfahrenstechnik, Studien - Promotion: Untersuchungen zur Brikettierung von Hüttenreststoffen zum erneuten Einsatz im gangsleiter „Energie – und Umwelttechnik, B.Sc.“ Hochofen zur Eisen- und Stahlerzeugung (Note: „summa cum laude“) 37 - 2004 – heute: Gründer und Geschäftsführer Blackballs Technologies GmbH, Engineering und Bau von Maschinen und Anlagen inkl. Dokumentation und Genehmigungsverfahren Forschungsprojekte (Auswahl): - COBI: CO2-neutrale Substitution von Koks durch Biomasserückstände in den Hochöfen der Primärstahlerzeugung (BMBF, CLIENT) Referenten/Moderatoren Glowacki, Romann DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum gemeinnützige GmbH Torgauer Straße 116 04347 Leipzig Dipl.-Holzwirt Romann Glowacki Tel.: +49 (0)341 2434464 EMail: [email protected] Wichtigste berufliche Stationen: ● Studium der Holzwirtschaft an der Universität Hamburg ● Glunz AG, Rohstoffeinkauf und Zertifizierung (Holzwerkstoffindustrie) Aktuelle Position heute: Innovationskoordinator am DBFZ In dieser Position seit: 2010 Gremientätigkeit: Vorstandmitglied Netzwerk Energie & Umwelt e.V. Koordination des Themengebietes „Energie“ im BMBFSpitzencluster „BioEcono my“ Klemm, Diana BECKMANNINSTITUT für Technologieentwicklung e. V. Turleyring 15 09376 Oelsnitz/Erzgeb. Dipl.-Ing. (BA) Diana Klemm Tel.: +49 (0)37298 314412 Email: klemm@beckmanninstitut.de Wichtigste berufliche Stationen ● 2001 2004 Studium Umwelttechnik im Studiengang Labor & Verfahren stechnik an der Staatlichen Studienakademie Riesa, Dipl.Ing. (BA) ● 2001 2005 CED Chemnitzer Entsorgungsdienst GmbH, Abteilung Ingenieur büro/Forschung im Bereich Umwelttechnik/Biotechnologie Aktuelle Position heute: ● seit 2005 BECKMANNINSTITUT für Technologieentwicklung e. V., Fachbe reich additive Fertigungsverfahren/Konstruktion ● seit 2007 Lehrtätigkeit in außerschulischen Projekten zur Berufsorientierung und Dozentin an der Staatlichen Studienakademie Sachsen Berufsakademie Riesa und Breitenbrunn 38 Klemm, Marco DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum gemeinnützige GmbH Torgauer Straße 116 04347 Leipzig Dr.-Ing. Marco Klemm Tel.: +49 (0)341 2434537 Email: [email protected] Wichtigste berufliche Stationen ● 1999 2004 Studium an der TU Dresden Promotion am Lehrstuhl Kraftwerkstechnik Thema: „Heißentteerung von Brenngas aus der Vergasung von Biomasse durch katalytische partielle Oxidation“ ● 2003 2007 Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl Kraftwerkstech nik der TU Dresden ● 2007 2008 Arbeitsgruppenleiter “Bioenergietechnik“ an der Professor Verbrennung, Wärme und Stoffübertragung, TU Dresden Aktuelle Position heute: DBFZ, Arbeitsgruppenleiter „Chemische Biomasseveredlungstechnologien“ In dieser Position seit: 2009 Gremientätigkeit: Mitarbeit in der Arbeitsgruppe „Biokarbonisate“ im VDI – Kommission Reinhal tung der Luft Ludwig, Grit Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung − UFZ Permoserstr. 15 04318 Leipzig Dr. Grit Ludwig Tel.: +49 (0) 341 235 1875 Email: [email protected] Wichtigste berufliche Stationen ● 1993 1998 Studium der Rechtswissenschaften an der Universität Leipzig ● 2000 2002 Rechtsanwältin in Anwaltskanzleien in Leipzig und Greiz ● 2003 2004 Doktorandin bei Prof. Dr. Helmut Goerlich, Universität Leipzig und Stipendiatin der Deutschen Bundesstiftung Umwelt, Osnabrück ● 2005 Promotion zum Thema „Auswirkungen der FFHRichtlinie auf die dem BBergG unterliegenden Vorhaben zum Abbau von Bodenschätzen“ (ausge zeichnet mit dem Dr. FeldbauschPreis) ● 2007 2008 Wissenschaftliche Mitarbeiterin am Umweltbundesamt in DessauRoßlau ● 2008 2013 Wissenschaftliche Mitarbeiterin am HelmholtzZentrum für Umweltforschung − UFZ, Department Umwelt- und Planungsrecht Aktuelle Position heute: seit 2014 Wissenschaftliche Referentin am UFZ, Department Umwelt und Pla nungsrecht 39 Müller-Langer, Franziska DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum gemeinnützige GmbH Torgauer Straße 116 04347 Leipzig Dr.-Ing. Franziska Müller-Langer Tel.: +49 (0)341 2434423 Email: franziska.mueller[email protected] Wichtigste berufliche Stationen Frau Dr.Ing. Franziska MüllerLanger hat sich in ihrem Maschinenbaustudium an der TU Bergakademie Freiberg auf Energietechnik spezialisiert und war u.a. bei der Siemens AG, Power Generation in Erlangen sowie an der Aristoteles Univer sität Thessaloniki (Griechenland) tätig. Danach war sie seit 2004 Projektleiterin und später Arbeitsgruppenleiterin am Institut für Energetik und Umwelt gGmbH (IE) im Geschäftsbereich „Bioenergiesysteme“. An der TU HamburgHarburg promovierte sie zum Thema Biokraftstoffe. Aktuelle Position heute: DBFZ, Leiterin des Geschäftsbereichs „Bioraffinerien“ Gremientätigkeit: IEA Bioenergy Task 39 „Commercializing Conventional & Advanced Liquid Biofu els from Biomass“; Scientific Advisory Board BioFuelNet Canada; European Biofuels Technology Platform (EBTP), WG4 „Policy and Sustainability“; ProcessNet – Sustainable Production, Energy and Resources (SuPER), Fachgruppe Ener gieverfahrenstechnik; wissenschaftlicher Beirat Förderkreis Abgasnachbehandlungstechnologien für Dieselmotoren e. V. (FAD e. V.). Mumme, Jan The University of Edinburgh Grant Institute, King's Buildings West Mains Road Edinburgh EH9 3JW United Kingdom Dr. Jan Mumme Tel.: +44 (0) 131 650 5401 Email: [email protected] Wichtigste berufliche Stationen ● Studium der Agrarwissenschaft an der HumboldtUniversität zu Berlin (2002 Diplom) ● 2008 Promotion an der HU Berlin, Thema: Vergärung nachwachsender Roh stoffe im Aufstromverfahren ● 2003 2009 Wissenschaftlicher Mitarbeiter am LeibnizInstitut für Agrartechnik in Potsdam (ATB) ● 2009 2015 Unabhängiger Nachwuchsgruppenleiter am ATB ● 2014 Gastwissenschaftler an der University of Edinburgh ● seit 2013 Lehrauftrag an der Lebenswissenschaftlichen Fakultät der HU Berlin Aktuelle Position heute: MarieCurie Stipendiat an der University of Edinburgh 40 Referenten/Moderatoren Rodriguez Correa, Catalina Universität Hohenheim Konversionstechnologie und Systembewertung nachwachsender Rohstoffe 70599 Stuttgart M.Sc. Catalina Rodriguez Correa Tel.: +49 (0)711459 24701 Email: c.rodriguez@unihohenheim.de Ausbildung 2010 Studium Maschinenbau B.Sc., Universidad de Los Andes (Kolumbien) 2013 Studium Materialwissenschaften M.Sc., RWTH Aachen Universität Aktuelle Position heute: Doktorandin und wissenschaftliche Mitarbeiterin am Institut für Agrartechnik; Fg. Konversionstechnologien und Systembewertung nachwachsender Rohstoffe Aktuelle Publikation: C. Rodriguez Correa, A. Voglhuber, D. Oberländer, D. Haupenthal, A. Kruse, Hydro thermal Carbonization of Acrocomia Aculeata for the Production of Hydrochar and Activated Carbon, Tropentag 2014, Prague, Czech Republic, September 2014 Siemon, Dominik SunCoal Industries GmbH RudolfDieselStraße 15 14974 Ludwigsfelde Dominik Siemon Tel. +49(0)3378 88122 10 E.Mail: [email protected] Studium: M.Sc. Natural Resource Management (HumboldtUniversität zu Berlin) Werdegang: Als Assistent der Geschäftsführung ist Dominik Siemon bei SunCoal v.a. in den Bereichen Marketing, Finanzen sowie Unternehmensentwicklung tätig. Neben seiner Beschäftigung bei SunCoal absolviert er einen Master of Business Admi nistration (MBA) an der Hochschule für Technik und Wirtschaft in Berlin. Zuvor arbeitete er im Institut für ökologische Wirtschaftsforschung und der Erneuer bareEnergienBranche. Vor seinem Masterstudium an der HumboldtUniversität zu Berlin studierte er Biologie an der Universität Osnabrück und forschte an der Universität von Buenos Aires (Argentinien). 41 Referenten/Moderatoren Unkelbach, Gerd FraunhoferZentrum für ChemischBiotechnologische Prozesse CBP Am Haupttor Bau 1251, 06237 Leuna Dipl.-Chemiker Gerd Unkelbach Tel. +49 (0)3461 43 9100 E.Mail: [email protected] Wichtigste berufliche Stationen: ● 2000 2004: Chemiestudium an der Fachhochschule BonnRheinSieg. ● Diplomarbeit am Fraunhofer Institut für chemische Technologie (ICT) ● Ab 2005: Wissenschaftlicher Mitarbeiter der Abteilung UmweltEngineering am ICT ● Seit Mitte 2008: Leitung der Arbeitsgruppe Reaktions und Trenntechnik Aktuelle Position heute: Seit 2012 Leitung des FraunhoferZentrum für ChemischBiotechnologische Pro zesse CBP Gremientätigkeit: Mitglied versch. Arbeitskreise bei Dechema und ProcessNet, Mitglied der Ame rican Chemical Wiedner, Katja MartinLutherUniversität HalleWittenberg VonSeckendorffPlatz 3 06120 Halle Dr. rer. nat. Katja Wiedner Tel. +49(0)3455522540 E.Mail: [email protected]halle.de Wichtigste berufliche Stationen: ● 2005 2010: DiplomStudium der Geographie mit den Nebenfächern Bota nik und Geologie an der EberhardKarlsUniversität Tübingen ● 2010 2011: Wissenschaftliche Mitarbeiterin am Institut für Geographie, Lehrstuhl Prof. Dr. Baumhauer, JuliusMaximiliansUniversität Würzburg ● 2011 2015 Promotion: Properties of thermochemically altered biomass and its effects in soil – From archaeological periods to present times, am Institut für Agrar und Ernährungswissenschaften, MartinLutherUniversität HalleWittenberg Aktuelle Position heute: Bereits seit 2013 Laborleiterin und wissenschaftliche Mitarbeiterin am Fach gebiet Bodenbiogeochemie, Institut für Agrar und Ernährungswissenschaften, Prof. Dr. Bruno Glaser, MartinLutherUniversität HalleWittenberg 42 Sponsoren Sponsoren 43 Sponsoren Artec Biotechnologie GmbH Die HTC-Demoanlage auf dem Standort der Deponie Halle-Lochau, die von der Artec Biotechnologie GmbH errichtet wurde Ziel der Artec Biotechnologie GmbH ist die wirtschaftliche Verwertung von Bio masse. Neben Wind, Wasser, und Solarenergie wird die energetische Nutzung von Biomasse bei den erneuerbaren Energien weiter zunehmen. Die hydrother male Carbonisierung wird die Wertschöpfung der Biomasse erweitern und dazu noch einen Beitrag zur Senkung der CO2Konzentration leisten. Unser Profil ● tätig in hydrothermaler Carbonisierung seit 2009 ● Patentierung des horizontalen, kontinuierlichen HTCProzesses ● Produktfokus auf lokalem, mobilem Einsatz, am Ort der vorhandenen Bio massen ● modulare Erweiterungsmöglichkeit unseres Art.coal 3000k Artec Biotechnologie GmbH Hoher Markstein 26 97631 Bad Königshofen Tel. +49 (0)9761395340 Fax. +49 (0)97613968886 www.artecbiotechnologie.com 44 Sponsoren eins energie in sachsen GmbH & Co. KG Im Heizkraftwerk Chemnitz wird nach dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) Strom und Fernwärme erzeugt. eins energie in sachsen GmbH & Co. KG ist der führende kommunale Energie dienstleister in Chemnitz und Südsachsen. Das Unternehmen mit Sitz in Chem nitz versorgt rund 400.000 Kunden mit Erdgas, Strom, Wärme und Kälte sowie Wasser und energienahen Dienstleistungen. Als stark regional verwurzeltes Un ternehmen engagiert sich eins im Versorgungsgebiet aktiv für die Jugend, den Sport und die Kultur. lseitig r n Zahlen und Fakten 7.300 km 302 m Mit einer der höchsten Schornsteine der Welt Erdgasnetz 280 km Fernwärmenetz Rund 3.000 km 1.500 km Stromnetz Trinkwassernetz 5 km 1.000 km Fernkältenetz 1.100 km Abwassernetz 25.000 Glasfasernetz Straßenlaternen in Chemnitz 1.100 Mitarbeiter 50 Rund Azubis entsteht die Energie eins Hier energie in sachsen GmbH & Co. KG Augustusburger Str. 1 Pelletheizwerk Thalheim 09111 Chemnitz Tel. +49 (0)371 525 0 Fax +49Fernheizwerk (0)371 525 Bad 217 Elster www.eins.de Hier finden Sie uns Mittweida Flöha Freiberg Limbach-Oberfrohna Chemnitz Heizkraftwerk Chemnitz Zwickau 188.000 Kältespeicher Chemnitz beantwortete Kundenanfragen (Post, Fax, E-Mails) jährlich 4,5 Mio. x100 Aue Annaberg-Buchholz Auerbach/Vogtland Plauen Heizwerk Altchemnitz jährlich gefahrene Kilometer für unsere Kunden 100-mal um die Welt mit eins Erneuerbare Energien 10.000 verloste Trikots seit 2002 für Kinder und Jugendliche in der Region. eins verlost 50 Trikotsätze pro Jahr Photovoltaik und energienahen Dienstleistungen. Als stark regional verwurzeltes Unternehmen engagiert sich Biogas Windkraft eins investiert 200 Mio. Euro in erneuerbare Energien bis 2020 45 Sponsoren GRENOL GmbH Die GRENOL GmbH mit Sitz in Ratingen-Meiersberg/NRW ist ein Planungs- und Ingenieurbüro und der Patenthalter. Als ältestes Unternehmen am Markt für „Hydrothermale Karbonisierung“ (engl.: HTC) bündelt die GRENOL GmbH das technische Knowhow und die langjährige Erfahrung ihrer Gesellschafter und ih res engagierten Teams in den Bereichen der Entsorgung von Biomasseabfällen und der umweltfreundlichen, energieeffizienten Erzeugung von Strom und Wär me, dezentral und flexibel. Im Mittelpunkt der Aktivitäten der GRENOL GmbH steht die Veredelung unge nutzter organischer Reststoffe mithilfe des Verfahrens der „Hydrothermalen Kar bonisierung“. Dabei befasst sich die GRENOL GmbH mit dem Verfahren selbst, der Reaktortechnologie und den Anwendungsmöglichkeiten v.a. im industriellen Maßstab. Ein bedeutender Tätigkeitsbereich der GRENOL GmbH ist die Erstel lung von Machbarkeitsstudien. Diese beinhalten nach eingehender Beratung und Erfassung der individuellen Kundenbedarfe im Hinblick auf Entsorgungspro blematik, standortbezogene Faktoren, Fördermöglichkeiten etc. auch die Erfas sung der verfügbaren Biomassen, ein technisches Konzept, eine Kostenerfas sung und eine Darstellung des Planungsprozesses für Bau und Fertigstellung von Anlagen im industriellen Maßstab. Die GRENOL GmbH hat gemeinsam mit ihren Partnerunternehmen das weltweit erste Basismodul der industriellen Anlage für die „Hydrothermale Karbonisie rung“ im kontinuierlichen Prozess gebaut. Diese HTC-Anlage befindet sich seit Beginn 2014 in Betrieb. Sie kann bis zu 10 Tonnen Biomasse (z.B. Speisereste, Grünschnitt, Klärschlamm, Gülle, Biogas-Gärreste) mit bis zu 25 % Trockensub stanz pro Tag verarbeiten. Bei ca. 220 Grad Temperatur und 22 bar Druck wird in einem geschlossenen System die Biomasse in wenigen Stunden zu Kohlepro dukten und Wasser umgewandelt – ohne Emission von CO2 und Methan. Dabei wird der natürliche Prozess der Prozess der „Inkohlung“ nachgebildet, mit wel chem seit Jahrmillionen pflanzliche Reststoffe in Kohleprodukte und Wasser um gewandelt werden und für dessen Entdeckung Friedrich Bergius 1931 mit dem Nobelpreis im Fach Chemie ausgezeichnet wurde. Biokohle aus HTC ist eine lagerfähige Form der Energie. Sie kann für eine umwelt schonende, dezentrale Energieerzeugung verwendet werden. Mit der Biokohle lässt sich abhängig vom Inputmaterial ein Brennwert von ca. 4,5-8 kWh/kg Kohle erzielen. 46 GRENOL GmbH Alfons Kuhles (Geschäftsführer) Artzbergweg 6 40882 Ratingen Tel. +49 (0)2104 2145153 Fax. +49 (0)2104 2145155 E-Mail: [email protected] Sponsoren Landwirtschaftliches Verarbeitungszentrum Markranstädt GmbH (LAV) Die LAV Landwirtschaftliches Verarbeitungszentrum Markranstädt GmbH (LAV) ist als Akteur und zertifizierter Entsorgungsfachbetrieb auf dem Gebiet der kom munalen Klärschlammverwertung in Mitteldeutschland tätig. Als direkter Ver tragspartner von Kläranlagen, Verbänden und Stadtwerken werden durch die LAV jährlich ca. 350.000 t Klärschlamm entsprechenden Verwertungswegen zugeführt. Die Verwertung bzw. die Entsorgung von Klärschlämmen wird zunehmend zu ei ner gesellschaftlichen und ökologischen Herausforderung. Aktuell erarbeitet das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit (BMUB) den Referentenentwurf für eine neue Klärschlamm verordnung. Parallel zur Novelle der Klärschlammverordnung plant das BMUB eine Verankerung der Pflicht zur Phosphatrückgewinnung. Zudem gelten seit dem 01.01.2015 für den Einsatz von Klärschlamm als Düngemittel, Bodenhilfs stoff oder Kultursubstrat die verschärften Grenzwerte der Düngemittelverord nung und der Klärschlammverordnung. Für Sachsen beispielsweise bedeutet die Grenzwertverschärfung, dass ca. 30 % Klärschlamm für die organische Düngung nicht mehr zu Verfügung stehen, sondern anderen Verwertungswegen zugeführt werden müssen. In diesem Zusammenhang beabsichtigt die LAV gemeinsam mit Partnern aus den Bereichen Wissenschaft und Wirtschaft am Standort der Müllverbrennungsanla ge der SITA Abfallverwertung GmbH in Zorbau (Sachsen-Anhalt) in den nächsten Jahren ein Technologie- und Kompetenzzentrum organisches Reststoffrecycling (TKoR) aufzubauen. Technischer und technologischer Schwerpunkt ist die Ent wicklung neuartiger Technolgien zur Rückgewinnung von Nährstoffen aus orga nischen Reststoffen. Folgende Forschungsfelder werden fokussiert: ●● Weiterentwicklung der Monoverbrennung von getrocknetem Klärschlamm granulat ●● Weiterentwicklung des Nährstoffrecyclings aus Klärschlammaschen ●● Weiterentwicklung der Hydrothermalen Carbonisierung Das TKoR soll ein wegweisendes Demonstrationsvorhaben für die Region Mittel deutschland abbilden und einen Spitzenbeitrag zur Gewährleistung der Entsor gungssicherheit von Klärschlämmen darstellen. LAV Landwirtschaftliches Verarbeitungszentrum Markranstädt GmbH (LAV) Matthias Hoger (Geschäftsführer) Nordstraße 15 04420 Markranstädt Tel. +49 (0)34205 - 738 11 E-Mail: [email protected] www.lav-markranstaedt.de 47 Sponsoren Netzwerk Energie & Umwelt e.V. Der Netzwerk Energie & Umwelt e. V. (NEU) ist das zentrale Netzwerk für Akteu re der Energie und Umwelttechnik in der Region Leipzig. Der Verein wurde auf Initiative der regionalen Akteure im Januar 2011 aus dem bereits seit mehreren Jahren erfolgreich tätigen Cluster Energie & Umwelttechnik der Stadt Leipzig heraus gegründet und übernimmt in enger Zusammenarbeit mit dem Amt für Wirtschaftsförderung der Stadt Leipzig die koordinierende Rolle im das Cluster management. Innovation durch Kooperation NEU vereint die individuelle Kompetenz von mehr als 75 Mitgliedern. Großunter nehmen, KMU, Forschungs und Bildungseinrichtungen, öffentliche Verwaltung, Verbände und engagierte Einzelpersonen bündeln im Netzwerk Knowhow und Ressourcen, um durch gemeinsame zukunftsorientierte Projekte Innovationspo tenziale und neue Märkte zu erschließen und die regionale Wertschöpfung zu steigern. Themenschwerpunkte ● Bioenergie ● Elektromobilität ● Energieeffizienz ● Händler und Dienstleister ● Solar ● Umwelt / Wasser ● Bildung und Qualifizierung Ziele NEU versteht sich als Plattform für die Akteure der Energie und Umwelttech nikBranche in der Region Leipzig, um gemeinsame Ideen, Projekte und Ge schäftsmodelle zu entwickeln und umzusetzen. netzwerk Energie & Umwelt e. V. Daniel Reißmann c/o Stadt Leipzig, Amt für Wirtschaftsförderung 04092 Leipzig Tel.: +49 (0)341 121 3317 EMail: neu@energiemetropoleleipzig.de www.energiemetropoleleipzig.de 48 Sponsoren SunCoal Industries GmbH Biobasierte Kohlenstoffe aus organischen Einsatzstoffen SunCoals Meilensteine 2015 Mitglied im Spitzencluster BioEconomy 2014 Herstellung von biobasierten, technischen Kohlenstoffen und Grundchemikalien Mitglied im Cluster Kunststoffe und Chemie Brandenburg 2013 Zahlreiche Betriebswochen der HTC- Pilotanlage mit ver schiedenen Einsatzstoffen 2012 Preisträger „365 Orte im Land der Ideen“ FLUHKE-Verbundvorhaben zur Entwicklung eines Flugstromvergasers für Biokohle 2011 Umfangreiche Umrüstung der HTC- Pilotanlage für Demonstrationsbetrieb Bestätigung der exzellenten Energie- & Klimabilanz der CarboREN®-Technologie 2010 Firmenumzug von Königs Wusterhausen nach Als Pionier auf dem Gebiet der hydrothermalen Karbonisierung (HTC) entwickelt SunCoal Industries seit 2007 die patentierte CarboREN®-Technologie zur Vere delung von organischen Einsatzstoffen zu festen Kohlenstoffen und vermarktet diese als Technologieunternehmen über Lizenzvergabe mit verbundenen Dienst leistungen. Dazu betreibt SunCoal am Standort Ludwigsfelde in Brandenburg (20 km südlich von Berlin) eine eigene HTC-Pilotanlage sowie einen Entwick lungs- und Engineering-Bereich mit angeschlossenem Labor. In aktuellen F&EProjekten entwickelt das Unternehmen mit Verbundpartnern aus der Industrie und Wissenschaft u.a. einen Vergaser zur Erzeugung von Synthesegas aus staub förmigen Brennstoffen wie Biokohle. Seit 2013 arbeitet SunCoal außerdem an ei ner angepassten Verfahrensführung der HTC, um höherwertige feste und flüssige Kohlenstoffprodukte für eine stoffliche Nutzung zu erzeugen. Ludwigsfelde für weitere Expansion 2009 Zusage umfassender Förde rung von EU, Bund und Land Brandenburg 2008 Inbetriebnahme der ersten Pilotanlage zur verfahrenstechnischen Absicherung Preisträger im Gründerwett bewerb der WiWo 2007 Technische Vorarbeiten und patentrechtliche Absiche rung an der TU Berlin Gründung der SunCoal Industries GmbH SunCoal Industries GmbH Rudolf-Diesel-Straße 15 D-14974 Ludwigsfelde Tel.: +49 3378 88122 10 Fax: +49 3378 88122 19 E-Mail: [email protected] www.suncoal.com 49 Raumplan Raumplan Mediencampus Villa Ida 1. OG Hinweis: Seminarraum Peterhans Die Toiletten befinden sich in der halben Etage zwischen EG und 1. OG. Werkstoffe Rauchen ist auf der Terasse gestattet. Das Catering findet im Wintergarten statt. Wir möchten Sie bitten, keine Tagungsgetränke mit an ihre Plätze zu nehmen. Seminarraum Everth Chemie Das Grillbuffet wird Ihnen am 15.06. bis 22 Uhr kostenfrei angeboten. Danach können Speisen und Getränke auf eigene Rechnung bestellt werden. EG Aufgang 1. OG: → Chemie → Werktstoffe halbe Etage: Toiletten Schlößchenweg Saal Schiller 1 Restaurant Wiese Klärschlamm/ Boden Terrasse Saal Schiller 2 Energieträger Kaffeeinsel Wintergarten Registrierung Catering Garderobe 50 N E S Poetenweg W Eingang Veranstalter Veranstalter 51 Veranstalter Veranstalter Veranstalter des Ergebistreffens ist die DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum gemeinnützige GmbH. Unser Auftrag Das DBFZ wurde 2008 durch das ehemalige Bundesministerium für Ernäh rung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (BMELV) mit dem Ziel gegründet, eine zentrale Forschungseinrichtung für alle relevanten Forschungsfelder der Bioenergie einzurichten und die Ergebnisse der sehr vielschichtigen deutschen Forschungslandschaft in diesem Sektor zu vernetzen. Der wissenschaftliche Auftrag des DBFZ ist es, die effiziente Integration von Biomasse als eine wert volle Ressource für eine nachhaltige Energiebereitstellung wissenschaftlich im Rahmen angewandter Forschung umfassend zu unterstützen. Dieser Auftrag umfasst technische, ökologische, ökonomische, soziale sowie energiewirtschaft liche Aspekte entlang der gesamten Prozesskette (von der Produktion über die Bereitstellung bis zur Nutzung). Die Entwicklung neuer Prozesse, Verfahren und Konzepte wird durch das DBFZ in enger Zusammenarbeit mit industriellen Part nern begleitet und unterstützt. Gleichzeitig erfolgt eine enge Vernetzung mit der öffentlichen deutschen Forschung im Agrar-, Forst- und Umweltbereich wie auch mit den europäischen und internationalen Institutionen. Gestützt auf diesen breiten Forschungshintergrund soll das DBFZ darüber hinaus wissenschaftlich fundierte Entscheidungshilfen für die Politik erarbeiten. DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum gemeinnützige GmbH Torgauer Straße 116 04347 Leipzig Tel. +49 (0)341 2434-112 Fax: +49 (0)341 2434-133 [email protected] 52 SMILE – Selbst Management Initiative LEipzig Unternehmensgründung "Erkenne dich selbst, werde der du bist" könnte das Motto der SelbstManage mentInitiative Leipzig (SMILE) heißen. Das Projekt unterstützt Studenten, Absol venten und Mitarbeiter von Forschungseinrichtungen auf ihrem Weg, unterneh merisch tätig zu werden. SMILE am UFZ begleitet Wissenschaftler auf ihrem Weg in die unternehmerische Selbständigkeit. Als Teil der Abteilung Wissens und Technologietransfer bietet SMILE den Zugang zu Netzwerken und Fördermöglichkeiten rund um das Start up. Individuelle Coachings zu Marktstrategien, Personalplanung oder Finanzie rung gehören genau so zu den Leistungen wie Seminare zum Umgang mit Schutz rechten, Konflikt- oder Innovationsmanagement. Die SMILE Kooperationspartner sind: Universität Leipzig Handelshochschule Leipzig (HHL) Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig (HTWK) HelmholtzZentrum für Umweltforschung (UFZ) AKAD Hochschule Leipzig SMILE am UFZ begleitet Wissenschaftler auf ihrem Weg in die unternehmerische Selbständigkeit. Als Teil der Abteilung Wissens und Technologietransfer bietet SMILE den Zugang zu Netzwerken und Fördermöglichkeiten rund um das Startup. Individuelle Coachings zu Marktstrategien, Personalplanung oder Finanzierung gehören genau so zu den Leistungen wie Seminare zum Umgang mit Schutzrech ten, Konflikt- oder Innovationsmanagement. SMILE – Selbst Management Initiative LEipzig Dr. Susanne Ebitsch Email: [email protected] www.smile.unileipzig.de 53 Veranstalter: DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum gemeinnützige GmbH Torgauer Straße 116 04347 Leipzig Telefon: +49 (0)341 2434-112 Telefax: +49 (0)341 2434-133 E-Mail: [email protected] www.dbfz.de www.HTP-inno.de GEFÖRDERT VOM KOORDINIERT VOM
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