Teilprojekte

In Teilprojekt I wird ein neuartiges, für die Aufbereitung und Einspeisung von Biogas in das Erdgasnetz optimiertes Fermentationsverfahren entwickelt, bei dem bereits bei der Fermentation ein Produktgas mit im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren deutlich erhöhtem Methangehalt erzeugt und zusätzlich bei erhöhtem Druck bereitgestellt wird. Durch diese Vorteile kann die Gasaufbereitung deutlich vereinfacht, auf eine energieintensive Biogasverdichtung sogar ganz verzichtet werden.

Die bei der Fermentation übrig bleibenden Gärreste weisen üblicherweise noch einen beträchtlichen Anteil des Brennwertes der eingesetzten Substrate auf und enthalten außerdem wichtige Nährstoffe, die als Dünger eingesetzt werden können. Da bei weiterer Intensivierung des Energiepflanzenanbaus (z. B. durch Mehrfruchtfolgen) und wachsenden Erzeugungsanlagengrößen das Ausbringen der unbehandelten Gärreste auf landwirtschaftliche Flächen sowohl ökologisch (Wasserschutz, Euthrophierung) als auch ökonomisch (ungenutzter Energiegehalt, Transportkosten) bedenklich ist, wird in Teilprojekt II die Aufbereitung von Gärresten wissenschaftlich untersucht. Ziel ist es, die Nährstoffe in Form von Flüssigdünger und die ligninreichen Reststoffe in Form eines kostengünstigen Brennstoffes für Vergasungs- und Verbrennungsprozesse zur Verfügung zu stellen.

In Teilprojekt III werden Untersuchungen zum verbrennungstechnischen Verhalten von biogenen Ersatzbrennstoffen (z. B. aufbereitete Gärreste) angestellt, um daraus die Nutzungspotenziale und Anforderungen an technische Verbrennungssysteme abzuleiten.

Für die Erzeugung eines für unterschiedliche Anwendungsfälle geeigneten Synthesegases durch thermische Vergasung bietet sich das zweistufige AER-Vergasungsverfahren an, bei dem ein flexibles CO/H₂-Verhältnis durch in situ Abtrennung von CO₂ an beispielsweise Kalk realisiert werden kann. In Teilprojekt IV wird daher die Einsetzbarkeit von aufbereiteten Gärresten aus der Biogaserzeugung sowie weiteren biogenen Reststoffen (z. B. Landschaftspflegeholz) bei der AER-Vergasung untersucht.

Für die Aufbereitung der bei den genannten Prozessen erzeugten Gase (Biorohgas, Synthesegas und SNG) stehen zahlreiche etablierte und neuartige Verfahren zur Verfügung. Um in Abhängigkeit von den qualitativen und quantitativen Anforderungen optimale Verschaltungskonzepte (stofflich, energetisch) identifizieren zu können, werden diese in Teilprojekt V im Rahmen von Prozesssimulationen abgebildet und die für eine aussagekräftige Systemanalyse notwendigen Daten generiert.

In Teilprojekt VI wird der Einsatz von ionischen Fluiden bei der Aufbereitung von Biorohgas- und bei der SNG-Aufbereitung (als (Gas-)Waschmittel) sowie bei der katalytischen Methanisierung von Synthesegas (Wärmeträgermedium, (Gas-)Waschmittel) untersucht. Durch die Untersuchung dieser innovativen Verfahrenskonzepte kann ihr Potenzial zur weiteren Prozessintensivierung überprüft werden. Außerdem werden wichtige verfahrenstechnische Auslegungsdaten für die Umsetzung zu großtechnischen Prozessen gewonnen.

Bei der Biomassevergasung stellt die Beseitigung von Teeren einen wichtigen Teilaspekt, insbesondere für die Nutzung des Rohsynthesegases in Katalyseverfahren, dar. Für die Teerentfernung existieren kommerziell bisher nur Verfahren auf der Basis von Wäschen. Die angestrebte Heißgasreinigung ist bisher noch nicht im Großmaßstab umgesetzt.

Im Rahmen von Teilprojekt VII werden zwei mögliche Verfahren zur katalytischen Umwandlung von Teeren durch Reformierung untersucht. Dies sind die katalytische Teerentfernung mit dem Umlaufmaterial des AER-Verfahrens und die Teerentfernung durch Reformierung an Koksen (z. B. Holzkohle, Petrolkoks, Koks aus Gärresten) bei gleichzeitiger Vergasung der Kokse mit dem heißen Rohgas.

Fragen zur ökonomischen, ökologischen und nachhaltigen Umsetzung des vorgestellten Raffineriekonzeptes werden in einer Systemanalyse in Teilprojekt VIII bearbeitet.

Übersicht Teilprojekte (PDF)