08. Jan 2016

Besichtigung des Forschungsreaktors im Ökozentrum anlässlich der Gründung von Charnet.ch. Bild: Ökozentrum

Der Forschungsreaktor im Ökozentrum. Bild: Bild: Ökozentrum

Dank der überraschend guten Testwerte entwickelte das Ökozentrum gemeinsam mit der Firma Compag einen Prototypen für die Schweiz und Europa: den PPP 1500 waste-to-power-and-biochar. Bild: Ökozentrum/ Compag

Bei der Verbrennung der Biomasse entstehen pro Kilowatt Nutzenergie rund 135 g Bio- oder Pflanzenkohle, hier im Bild Kohle aus Kaffee-Pulpa. Darin sind 500g CO2 gebunden. Bild: Ökozentrum

Ökozentrum: Löst mit Pflanzenkohle das CO2-Problem

(©AN) Sämtliche Biomasse, auch Holz, könnte ab sofort nur noch mittels dem im Ökozentrum in Langenbruck entwickelten Pyrolyseverfahren verwertet werden, zum Nutzen des Klimas. Denn das Verfahren produziert mit sensationell niedrigen Emissionswerten neben Wärme und Strom auch Pflanzenkohle, die CO2 dauerhaft im Boden bindet und wertvolle Stoffe zurück in den Boden bringt. Klimapositive Energie also!


Dabei nutzen die Ökozentrum-Forscher das Knowhow aus der Holzkohleherstellung als Ausgangspunkt für ihre Entwicklung: Holzkohle entsteht, wenn es unter Luftabschluss und ohne Sauerstoffzufuhr auf mindestens 275 °C erhitzt wird. Die Temperatur steigt dabei von selbst auf 350 bis 400 °C an und die leichtflüchtigen Bestandteile des Holzes verbrennen. Der Nachteil: Es entsteht enorm viel Feinstaub und brennbare und klimaschädliche Abgase. Dieses Verfahren wird auch Pyrolyse genannt. Schon früher haben Gärtner nach dem Abbau der Köhlereien die Holzkohlreste gesammelt und sie im Pflanzenbau als Dünger verwendet: Die Böden bildeten dadurch mehr Humus und die Erträge waren deutlich höher. Der Einsatz von Holzkohle im Pflanzenbau hat insbesondere in Südamerika Tradition, hier spricht man von „Terra Preta“.

Wassergehalt von bis zu 54%
Die Forscher am Ökozentrum in Langenbruck haben jetzt einen Reaktor entwickelt, der auch nasse Biomasse, mit einem Wassergehalt von bis zu 54%, bei sehr niedriger Sauerstoffzufuhr zu sogenannter Pflanzenkohle umwandelt. Der Reaktor wurde im Rahmen der Entwicklungszusammenarbeit des Ökozentrums entwickelt. Ausgangspunkt war die Kaffeepulpe: Bei der Verarbeitung von Kaffeefrüchten fallen pro Tonne Rohkaffee 1.8 Tonnen Fruchtfleisch an, das bisher keinen erkennbaren Nutzen brachte – auch nicht als Kompost. Zudem muss der Rohkaffee getrocknet abgeliefert werden. Dank der Entwicklung des Ökozentrums können nun diese Abfälle im Reaktor pyrolysiert werden. Ein Teil der Prozesswärme wird dem Reaktor wieder zugeführt, der andere Teil dient zum Trocknen der Kaffeebohnen. Die Kaffeebauern müssen folglich keine Brennstoffe mehr kaufen um die Kaffeebohnen zu trocknen. Die grösste Einsparung machen sie jedoch beim Dünger: Da die Pflanzenkohle einen grossen Teil der im Fruchtfleisch vorhandenen Nährstoffe wie Kalium und Kalzium enthält, kann sie als Dünger wieder verwendet werden und reduziert damit auch den Bedarf an Stickstoff.

Der vereinfachte und saubere Prozess
Bei den ersten Feinstoffabgasmessungen haben die Forscher Erstaunliches festgestellt, das sich inzwischen mehrfach bestätigt hat: Der Gesamtstaub-Ausstoss liegt deutlich unter 10 mg pro Kubikmeter. Auch ohne Filter oder Abgasnachbehandlung unterschreitet die Anlage die strengen Grenzwerte für Kehrichtverbrennungsanlagen in der Schweiz um das 2 bis 3-Fache. Zudem kann die Anlage mit einer Schwachgasturbine, ebenfalls eine Entwicklung des Ökozentrums, ausgestattet werden, so dass sie neben Kohle und Wärme auch noch Strom liefert.

Vom 27.-31. Juli besuchten zwei Delegationen aus Vietnam und Peru das Pyrolyseprojekte Pulpa Pyro Peru. Dabei enstand ein Film über das Verfahren. ©Film: Ökozentrum

Klimapositiv

Bei der Verbrennung der Biomasse entstehen pro Kilowatt Nutzenergie rund 135 g Bio- oder Pflanzenkohle. Darin sind 500g CO2 gebunden. Schmid ist begeistert: „Wird die Kohle zur Bodenverbesserung eingesetzt, wird das darin gebundene CO2 dauerhaft im Boden gelagert und dadurch klimapositiv der Atmosphäre entzogen!“ Zudem reguliert die Kohle den Wasserhaushalt der Erde extrem gut: Sie dient als Wasserspeicher, der von den Pflanzen genutzt werden kann. Dank der überraschend guten Testwerte entwickelte das Ökozentrum gemeinsam mit der Firma Compag einen Prototypen für die Schweiz und Europa: den PPP 1500 waste-to-power-and-biochar. Bereits sechs Interessenten evaluieren den Erwerb einer solchen Anlage – eine grosse Gärtnerei mit Gewächshäusern, eine städtische Kläranlage mit Grüngutverwertung, zwei grössere Kompostierwerke, eine Kompogasanlage, sowie eine Wärmedämmungsproduzent.

Einsatz überall dort, wo Biomasse anfällt
„Landwirtschaftliche Betriebe, kommunale Werke, Kompostieranlagen, Klärwerke, Lebensmittelverarbeiter etc. können ihre problematischen Nebenprodukte wie Obstkerne, Schalen, Trester, Getreidespelzen, Rinde, Schnittgut, Siebüberstände aus der Kompostierung und Geschwemmsel, Röstabfälle, Klär- und Papierschlamm und noch vieles mehr über dieses System klimapositiv in Wert umsetzen“, erklärt Martin Schmid überzeugt.


Pflanzen-Netzwerk Charnet.ch gegründet
Am 25. November 2015 wurde am Ökozentrum das Netzwerk Charnet.ch gegründet. Das Interesse an der neuen Technologie ist gross, da sie nicht nur das Potenzial hat, das CO2-Problem zu lösen, sondern auch eine Lösung für die Übernutzung der Böden im Pflanzenbau ist. Die ZHAW, Agroscope, Eawag, myclimate, das FiBLl und das DEZA gehören zu den rund 40 Organisationen und Personen, die sich dem Netzwerk angeschlossen haben.

Weitere Informationen zum Netzwerk >>


Zu medizinischen Zwecken
Dank der sauerstoffarmen Konditionen bei der Pyrolyse werden die meisten Inhaltsstoffe der Biomasse nicht oxidiert, sondern wie oben beschrieben in der Kohle gebunden und stehen weiter zur Verfügung. Weil der neuartige Prozess direkt mit Abgasen heizt, wird parallel zur Pyrolyse auch eine Gasaktivierung mit Wasserdampf und CO2 durchgeführt – dies führt dazu, dass die erzeugte Kohle sogar die hohe Oberfläche von Aktivkohle erreichen kann. Die erzeugte Pflanzenkohle könnte also auch als Filtermaterial oder zu medizinischen Zwecken eingesetzt werden.

Auf dem Bauernhof
Wird die Kohle im Stall als Einstreu und in der Jauchegrube eingesetzt und so später auf die Felder ausgebracht, reduziert sie die Geruchs-, Methan- und Lachgasemissionen. Im Humusboden reguliert sie den Feuchtigkeitshaushalt, reduziert den Dünger- und dank der alkalischen Wirkung auch den Kalkbedarf. Wenn also ein Landwirt eine Pyrolyseanlage –– installiert, produziert er damit nicht nur Wärme für seinen Betrieb, sondern dank der Schwachgasturbine auch den Strom, den er braucht. Er reduziert zudem seinen Düngerbedarf, verbessert die Qualität seiner Böden und erst noch ihren Feuchtigkeitshaushalt, und das alles mit Biomasse, die auf seinem Hof anfällt. Und der Clou dabei: Der Landwirt bindet CO2 langfristig im Boden: „Würden jedem Quadratmeter bewirtschafteten Ackerlands weltweit jährlich 200 Gramm Pflanzenkohle zugeführt, könnte der gesamte Austoss von Klimagasen kompensiert werden“, erklärt Martin Schmid, Forscher am Ökozentrum in Langenbruck.


GreenTec Awards 2016
Das  Pyrolyse-Projekt "Pulpa Pyro Peru - Energie aus problematischen Ernteabfällen" vom Ökozentrum hat es in der Kategorie Recycling & Ressourcen in die TOP 10 der GreenTec Awards 2016 geschafft, Europas grösstem Umwelt- und Wirtschaftspreis! Unterstützen Sie das Projekt, indem Sie bis 13. Januar 2016 online abstimmen unter :

Zur Abstimmung (Achtung, die Kategorie KategorieRecycling & Ressourcen befindet sich ziemlich weit unten)>>


©Text: Anita Niederhäusern, leitende Redaktorin ee-news.ch

7 Kommentare
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Samuel Moser, Frutigen @ 29. Jan 2016 12:29

Grossartig! Nicht als Kritik zu verstehen: Energetische Verwertung von landwirtschaftlichen Abfallprodukten zur Wärme- und Stromproduktion gab's auch vor hundert Jahren schon, Rückführung der Nährstoffe auch. Und bei der Pyrolyse gibt's leider einen Verlust des Stickstoffs aus der Pulpe. Der entscheidende Durchbruch ist aber der Klimagas-'neutrale' Prozess! Was in der Information fehlt, ist eine Wirtschaftlichkeitsberechnung. Vielleicht lösen wir den vermuteten Haken and der Geschichte auch einfach mit 1 Rp Beitrag pro Kaffeekapsel aller Hersteller..... Weiterhin viel Erfolg!

Martin @ 27. Jan 2016 10:38

Hallo Luk! Ich schlage vor, mal zu beginnen. Die Schweiz, die sich nur zu 25% selber ernährt zur Zeit (Futter- und Düngemittel-, sowie Treibstoff-Importe mit berücksichtigt) scheint tatsächlich etwas wenig Biomasse-Reststoffe zu haben. Aber alle die Länder, die uns ernähren, haben mehr als genug. Die Landwirtschaft setzt pro Jahr ein Mehrfaches (3-4x) an CO2-Äquivalenten um, als die Verbrennung von fossilen Brennstoffen emittiert. Es muss deshalb dringend die Diskussion lanciert werden, was mit den landwirtschaftlichen Böden passiert. Denn dort kommen auch noch die Emissionen von Lachgas (N2O) und Methan (CH4) hinzu – die ebenfalls reduziert werden können mit Pflanzenkohle (S. Schimmelpfennig et al 2014). Ich fahre seit 19 Jahre Leicht-Elektrofahrzeuge – zur Förderung der Technologie-Entwicklung – nicht aus direkten ökologischen Gründen (da wäre Velo und GA ökologischer). Die Batterie-Architektur und Management des kleinen Twike (bisher nur etwa 1‘200 Stk gebaut) bildete die Grundlage, die heute in jedem E-Fahrzeug drin ist – denn der damalige Zellenlieferant Panasonic hat ein Fahrzeug gekauft und die Technologie Toyota zur Verfügung gestellt, die daraus den Ur-Prius-Hybrid gebaut haben. Und plötzlich schlägt’s ein… Kosten: Der Witz an der gemeinsamen Produktion von Energie und Kohle aus Biomasse-Reststoffen liegt darin, dass sich der ökonomische Output verdoppelt. Im weiteren können Substrate verarbeitet werden, die bisher Entsorgungsgebühren kosteten, weil sie Heizkessel verschlackten. Und schlussendlich braucht diese Technologie absehbar keine Abgas-Nachbehandlungssysteme, was die Kosten weiter senkt. Die Wirtschaftlichkeits-Analyse in Peru hat gezeigt, dass es sich lohnt, die Anlage auch dann weiterlaufen zu lassen, wenn keine Wärme zum Trocknen verwendet wird – d.h. die Biomasse-Energie ist u.U. kostenlos, wenn gleichzeitig Kohle erzeugt wird!

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