Biomasse: Doppelt brennt besser

Biomasse. Ein Verbrennungsverfahren der TU Wien verwandelt biologische Reststoffe in brennbare Gase. Die neu geschaffenen Ressourcen können sogar das Klima positiv beeinflussen.

ARCHIVBILD/THEMENBILD: ENDE DER EU-MILCHQUOTE
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(c) APA/BARBARA GINDL

Nicht nur im Märchen, auch in der Forschung gibt es Verwandlungskünstler, die einen zum Staunen bringen. Wenn aus Holz ein brennbares Gas wird, ist kein Zauber im Spiel, sondern das von Forschern des Instituts für Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und Technische Biowissenschaften der TU Wien entwickelte Wirbelschichtverfahren „Dual Fluid“.

Damit ein fester Stoff seinen Aggregatszustand wechselt, sind hohe Temperaturen nötig. „Durch große Hitze werden minderwertige und in großen Mengen anfallende Brennstoffe wie Sägespäne, Rinde, Abfallholz, Klärschlamm, Strauchschnitt oder Pflanzenabfälle in ein heizwertreiches Gas überführt“, sagt Johannes Schmid, Forschungsprojektleiter von G-Volution 2. „Das Ziel ist, eine Versuchsanlage zu errichten, in der eine breite Palette an industriellen Reststoffen und Agrarabfällen in einen gasförmigen Energieträger umgewandelt werden. Nach weiteren Aufbereitungsschritten ist sogar die Produktion von synthetischem Erdgas, Diesel und Flugzeug-Kerosin möglich“, erklärt Schmid. Das ist schwieriger, als es klingt: „Solche Reststoffe stellen an die Vergasung besondere Anforderungen, die mit herkömmlichen Biomassekraftwerken nicht bewältigt werden konnten.

 

Asche hängt vom Brennstoff ab

Bei minderwertigen Brennstoffen fallen meist größere Mengen an Fein- und Grobaschen und Teer an, die das Produktgas verunreinigen und später aufwendig abgeschieden werden müssen.“ Diesem Problem wird mit dem „Dual Fluid“-Anlagenkonzept entgegengewirkt. Die Produktgas-Erzeugung und die Verbrennung sind auf zwei miteinander verbundene Behälter aufgeteilt: Im ersten Behälter wird der Reststoff durch Wasserdampf in ein brennbares Gas umgewandelt. Der zweite Behälter fängt auf, was im Gaserzeuger übrig bleibt. Hier findet Verbrennung statt, und die benötigte Energie für den ersten Behälter wird erzeugt. Verbrennungsgase und das wertvolle Produktgas werden so sauber getrennt.

„Den Prozess stabil zu halten, ist eine Herausforderung“, sagt auch Projektmitarbeiter Stefan Müller. „Man kann nicht einfach alles sofort hineinwerfen, sondern muss zuvor die Zusammensetzung des Brennstoffes kennen“, verrät Schmid. „Im Prüflabor des Institutes der TU Wien werden die Brennstoffe daher analysiert. Damit können wir abschätzen, welche Parameter zu hochwertigen Produktgasen führen.“ Von der Skizze auf dem Papier bis zur heutigen Versuchsanlage sind fünf Jahre vergangen. Das Projekt wird vom Klima- und Energiefonds des Technologie- und des Lebensministeriums gefördert, das Anlagenkonzept ist bereits patentiert. „In der hauseigenen Technikums-Heißanlage wird bei 850 °C ein Synthesegas produziert – in Zusammenarbeit mit der Tecon Engineering GmbH“, so Schmid.

Auch im Biomassekraftwerk Güssing werden Holzhackschnitzel als Brennstoff eingesetzt, basierend auf einer früheren Generation dieser TU-Wien-Technologie. Seit der Gründung des Europäischen Zentrums für Erneuerbare Energie (EEE) 2002 entwickelte sich Güssing zum europaweit anerkannten Forschungsstandort und ist Sitz des Kompetenzzentrums Bioenergy 2020+, an dem TU Wien, TU Graz und Joanneum Research beteiligt sind.

„Anlagen wie jene in Güssing bieten eine grüne Alternative zu fossilen Energieträgern. Unternehmen aus der Holz-, Papier- Eisen-, Stahl- oder Petrochemie-Industrie können zukünftig erneuerbare Energien in bestehende Produktionsprozesse einfließen lassen“, sagt Schmid.

Anwendungsfelder gibt es viele. In der Holzverarbeitung kann anfallender Rindenmulch vergast werden. In einem weiteren Schritt könnte synthetischer Biodiesel erzeugt werden, um damit die firmeneigenen Lkw zu versorgen. „Oder bei einer Erdölraffinerie: Bis jetzt wird Ethanol in den Benzin gemischt, der aus Feldern stammt, die zur Lebensmittelproduktion benutzt werden könnten. Unsere Vision ist, durch biogene Reststoffe Bio-Wasserstoff zu produzieren, den die Raffinerie für ihre Verfahrensprozesse braucht – ohne die Qualität der Raffinerieprodukte zu beeinflussen“, so Schmid. Das wäre weltweit einzigartig.

 

An die Zukunft denken

Im Hinblick auf die globale Erwärmung gibt es zum einen die Möglichkeit, Ressourcen zu sparen und sinnvoll einzusetzen, und zum anderen, den Kern der Sache anzupacken: „In einem neuen Projekt möchten wir die neue Anlagentechnik nutzen, um CO2 aus der Atmosphäre abzuscheiden. Durch die Nutzung von Biomasse als Brennstoff könnten wir zur Reparatur unseres Klimas beitragen“, so Schmid. Das erzeugte CO2 müsste dazu dauerhaft unterirdisch gelagert werden. Diese Lagerung ist energiepolitisch kontrovers.

„Als Forscher schauen wir, ob etwas technologisch möglich ist. Wir können prüfen, ob es unter gewissen Rahmenbedingungen wirtschaftlich Sinn ergibt. Eine andere Sache ist, ob es politisch und sozial gewünscht ist. Am wichtigsten für uns ist, dass technische Lösungsvorschläge prinzipiell in die Tat umgesetzt werden können. Um dann, wenn die Zeit dafür reif ist, zur Verfügung zu stehen. Das trifft auf jede Technologie zu“, ist sich Schmid sicher. Mit „Dual Fluid“ ist dieser erste Schritt getan.

LEXIKON

Wirbelschicht. Wie in einer Lotteriemaschine, wo durcheinandergewirbelte Kugeln sich wie eine Flüssigkeit bewegen, werden beim Wirbelschichtverfahren feste Partikel in einen strömenden Zustand versetzt und dadurch in der Schwebe und in engem Kontakt gehalten. Ursprünglich zur Verfeuerung von Braunkohle entwickelt wird das Verfahren in der Wirbelschichttrocknung, der Kaffeeröstung oder in der Kraftwerkstechnik eingesetzt.

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("Die Presse", Print-Ausgabe, 25.04.2015)

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