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Bakterien als neuer Biomarker zur besseren Überwachung und Steuerung von Biogasfermentern mit Rest- und Abfallstoffen, Teilvorhaben 3 (PFI): Co-Fermentation mit Rest- und Nebenprodukten unter Simulation hoher Raumbelastungen und Stickstofffrachten

Bakterien als neuer Biomarker zur besseren Überwachung und Steuerung von Biogasfermentern mit Rest- und Abfallstoffen, Teilvorhaben 1: Validierung von und Suche nach neuen Biomarkern

Bestimmung der Haupt- und der Spuren-Naehrelemente (Schwermetalle in Duengern)

1.) Untersuchung aller Stoffe, die in der Landwirtschaft als Duenger dienen (koennen) und deren Einsendung spontan erfolgt. 2.) Analysensystem: Handelsduenger, Hofduenger, Abfallduenger, rezyklierbare Abfaelle (Schlempe, Borsten, Grillenkot, Seegras, .) Stand der Arbeiten, weiteres Vorgehen: 1.) Entwickeln und Pruefen von Verfahren zur Ausfuehrung der unten genannten Arbeiten. 2.) Bestimmung (regelmaessig) der Hauptnaehrelemente N, P, K, Mg, Ca. 3.) Bestimmung (oft) der - Spurennaehrelemente Mn, Fe, Co, Cu, Zn, Mo, B - Schwermetalle Cr, Ni, Cd, Pb. 4.) Nachweise, Identitaetsreaktionen.

BIOCM - ERA-Net: Design, Entwicklung und Bewertung eines Prozesses zur Herstellung von Ethylen aus Biogas basierend auf der Oxidativen Kopplung von Methan, Teilvorhaben: TU Berlin

Die Hauptziele dieses Vorhabens sind das Design und die Entwicklung eines Prozesses zur Herstellung von Ethylen aus Biogas basierend auf der oxidativen Kopplung von Methan (OCM). Hierbei werden wissenschaftliche, technische, ökologische und wirtschaftliche Aspekte untersucht, um einen bio-basierten OCM-Prozess (Bio-OCM) bezüglich seiner Umsetzbarkeit zu bewerten. Es wird eine neue Prozesskette zur Erzeugung grüner Chemikalien und Kunststoffe aus Schlempe aus der Zuckerrohrethanol-Produktion entwickelt. Schlempe kann in einer anaeroben Vergärung umgesetzt werden, wobei Biogas entsteht. Nach einer Vorbehandlung wird das methanreiche Biogas in dem OCM-Reaktor zu wertvollem Ethylen umgewandelt. Das Reaktorabgas wird anschließend gereinigt, um reines Ethylen als Hauptprodukt zu erhalten. Hierfür wird ein innovatives Druckwechseladsorptionsverfahren mit einem Zeolith als Adsorbens verwendet. Die aufgestellte Prozesskette wird anhand einer Ökobilanz bzw. Life Cycle Analysis bezüglich ihrer Nachhaltigkeit bewertet.

FHprofUnt 2015: Modifikation von Proteinen bei der technischen Prozessierung von Melasse und Vinasse: Einfluss auf die Produktion von Bioethanol und Biogas

Teilprojekt G^Teilprojekt H^Teilprojekt D^BioÖkonomie International: ASHES - Rückführung von Nährstoffen aus Aschen von thermo-chemischen Prozessen mit Bagasse bzw. Bagassestroh^Teilprojekt F^Teilprojekt E^Teilprojekt C, Teilprojekt B

Hintergrund: In Brasilien fallen - bei der Bioethanolherstellung aus Zuckerrohr - jährlich etwa 250 Mio. Tonnen Bagasse an. Die Reststoffe werden überwiegend energetisch bei einer Verbrennung vor Ort, in der 'USINA', verwertet. Die Prozessdampferzeugung erfolgt mit Wirbelschicht- und Rostanlagen, die teilweise über 50 Jahre alt und häufig nicht energetisch optimiert sind. Die Intensivnutzung der Böden und die Ausbringung von unbehandelten Reststoffen haben eine Versauerung der Böden und eine mangelnde Nährstoffversorgung zur Folge. Diese Defizite des Bodens führen ohne Gegenmaßnahmen zu Degeneration der Zuckerrohrbepflanzung. Ziel: Das Ziel des Vorhabens ist es, die Reststoffe durch thermochemische Verfahren (Vergasung und Verbrennung) energetisch zu verwerten und die bestehenden Prozessketten zu optimieren. Die Verfahren sollen energetisch aber auch hinsichtlich der Eigenschaften der Aschen dahingehend verbessert werden, dass diese nach einer Aufbereitung wieder dem Stoffkreislauf zugeführt werden können. Hierzu werden in Vergasungs- und Verbrennungsprozessen schadstoffarme Aschen erzeugt und zu vollwertigen und konkurrenzfähigen Recyclingdüngern weiterverarbeitet. Zudem besteht die Möglichkeit, die Aschen, denen die Nährstoffe entzogen wurden als (funktionale) Füllstoffe in (Bio-)Polymer-Compounds einzusetzen. In Abstimmung mit den brasilianischen Partnern werden Konzepte für eine nachhaltige Wiederverwertung ermittelt. Mit dem Verbundprojekt kann das ITC seine internationalen Kontakte nach Brasilien hin erweitern und seine langjährige Expertise im Bereich der Verbrennung von schwierigen Brennstoffen (Schwerpunkt Abfall und Biomassen) auf die Reststoffe aus der Zuckerrohrherstellung anwenden. Die Ergebnisse der Untersuchungen, insbesondere zur Anwendung der Aschen in N-P-K-Düngern können auf andere, derzeit durch das Institut betreuten Projekte, z.B. mit Klärschlämmen, Gärresten, Hühnermist, etc. übertragen werden. Angestrebte Ergebnisse: Neben der energetischen Optimierung der Prozesse vor Ort in Zusammenarbeit mit den Anlagenbetreibern und brasilianischen Forschungspartnern sollen zukünftig ökonomisch und technisch umsetzbare Verwertungs- und Nutzungspfade für Aschen aus der thermo-chemischen Umsetzung evaluiert werden. Dabei sind Kriterien wie z.B. der Nährstoffgehalt, die Anlagenverfügbarkeit und das Verbrennungsverhalten von Bagasse, Stroh und Filterkuchen sowie die Nutzung der Vinasse mit den jeweils spezifischen Eigenschaften zu berücksichtigen.

Teilprojekt D^Teilprojekt E^Teilprojekt C^BioÖkonomie International: ASHES - Rückführung von Nährstoffen aus Aschen von thermo-chemischen Prozessen mit Bagasse bzw. Bagassestroh, Teilprojekt H

Das Kernziel des Vorhabens ist die Kreislaufführung der Nährstoffe aus den Rückständen der Verbrennung und Vergasung von Bagasse, Stroh, Vinasse und Melasse nach der Produktion von Ethanol aus Zuckerrohr. Darüber hinaus ist die Effizienz der thermischen Konversion zu verbessern, sowohl durch Erhöhung des Wirkungsgrades bei der Verbrennung/Vergasung, als auch durch Einstellung von Verfahrensparametern die sich günstig auf die Eigenschaften der Verbrennungs-/Vergasungsrückstände auswirken. Günstig sind die Eigenschaften der Rückstände dann, wenn sie die Rückführung der Nährstoffe in pflanzenverfügbaren Düngern erleichtern. Die Aufgaben von Outotec liegen an der Schnittstelle zwischen den brasilianischen Stakeholdern und den deutschen Forschungsstellen und zielen auf die Erfassung und den Transfer der wirtschaftlichen, rechtlichen und soziologischen Rahmenbedingungen zu den wissenschaftlichen Mitarbeitern und auf das Upscaling der im Projekt entwickelten Technologien und Verfahren in die industrielle Anwendung ab. Im Einzelnen bestehen die Arbeitspakete aus einer Erhebung der Rahmenbedingungen, aus chemischen und Verfahrenssimulationen mit HSC Chemistry und Aspen Plus), aus der Konzeption und dem Basic Engineering von Anlagen und aus der Bewertung des Umweltfußabdrucks der verschiedenen Verfahrensoptionen. Diese Leistungen werden im WP1 für die Verbrennung, im WP2 für die Vergasung und im WP6 für die Düngerproduktion erbracht.

Teilprojekt H^Teilprojekt D^Teilprojekt C^BioÖkonomie International: ASHES - Rückführung von Nährstoffen aus Aschen von thermo-chemischen Prozessen mit Bagasse bzw. Bagassestroh^Teilprojekt E, Teilprojekt G

1. Vorhabensziel: Herstellung eines schadstoffarmen und gut pflanzenverfügbaren Düngers aus den Reststoffen der Zuckerrohrverarbeitung. Verwertung der Verbrennungs- und Vergasungsrückstände der Bagasse und der sonstigen auf Zuckerrohrbasis anfallenden Biomassen (Stroh, Vinasse, Melasse). 2. Arbeitsplanung: Verbrennungs- und Vergasungsrückstände aus WP0, WP1 und WP2 sowie mechanisch und nasschemisch erzeugte Zwischenprodukte aus WP5 werden thermochemisch nachbehandelt mit dem Ziel Schmermetalle zu entfernen und Nährstoffe in eine pflanzenverfügbare Form z u überführen. Hierfür werden Batchversuche durchgeführt (Screening) sowie Versuche in kleintechnischen Drehrohröfen. Von erfolgversprechenden Zwischenprodukten werden größere Chargen hergestellt (50 kg). Aus den Zwischenprodukten (WP1, WP2, WP5) werden Düngemittel durch Granulation mit geeigneten weiteren Nährstoffträgern und Bindemitteln hergestellt. Für die Granulation kommen Eirich-Mischer R02 (5L) und R08 (75L) zum Einsatz. 3. Ergebnisverwertung: Die Verwertung der Rückstände aus der Zuckerrohrverarbeitung (insbesondere Bagasseaschen) ist ein wichtiges Ziel der brasilianischen Umwelt- und Agrarpolitik. Die Untersuchungen im geplanten Projekt sollen diesen Prozess unterstützen und dazu beitragen, dass zukünftig hochwertige Sekundärrohstoffdünger auf den Markt gelangen. Mit den entsprechenden Firmen und den Akteuren der Düngemittelindustrie und der Landwirtschaft wird während der Projektlaufzeit intensiv der Kontakt gehalten.

Eignung von Getreide- und Maissorten sowie optimierte Anbaustrategien zur Erzeugung von Rohstoffen für Bioethanol und verwertbare Nebenprodukte

Die Richtlinie 2009/28/EG vom 23. April 2009 bestimmt ein von allen Mitgliedstaaten zu erreichendes verbindliches Mindestziel von 10 Prozent für den Anteil von Biokraftstoffen am Benzin- und Dieselkraftstoffverbrauch bis 2020. In Österreich besteht im Rahmen der Kraftstoffverordnung seit 1. Oktober 2008 die Verpflichtung 5,75 Prozent des Gesamtenergieinhalts aller in Verkehr gebrachten Kraftstoffe durch biogene Treibstoffe zu substituieren. Um dieses Ziel zu erreichen, können reiner Biodiesel, SuperEthanol E85 sowie dem Diesel und Benzin beigemischte biogene Treibstoffe eingesetzt werden. Das Werk Pischelsdorf bei Tulln hat im Juni 2008 seinen Regelbetrieb aufgenommen. Jährlich werden bis zu 500.000 t Getreide (hauptsächlich Weizen, untergeordnet Triticale) und Mais (Nassmais, Trockenmais) zu etwa 200.000 m3 Ethanol und 170.000 t Trockenschlempe verarbeitet. Zum überwiegenden Teil stammt der Rohstoff aus österreichischer Erzeugung. Die gärungstechnische Qualität ist definiert als Ethanolausbeute je Gewichtseinheit Rohstoff, hierfür ist ein hoher Stärkegehalt im Korn wesentlich. Für die Wirtschaftlichkeit der Erzeugung ist überdies eine günstige Vermarktung des Koppelprodukts Schlempe (Handelsbezeichnung ActiProt) wesentlich. Weil sich Mykotoxine (Deoxynivalenol, Zearalenon usw.) in der Schlempe auf das 2,5- bis 3-fache anreichern, sind niedrige Toxingehalte im Rohstoff Vorbedingung. Dieser Endbericht des Projektes 100197 (GEMBEOL) enthält Ergebnisse der Anbausaison 2004/05 bis 2008/09 (z.B. Proteingehalt, Stärkegehalt, Stärkeertrag) bzw. 2005/06 bis 2008/09 (z.B. Ethanolausbeute, Ethanolertrag, Gärgeschwindigkeit, Verzögerungszeit). Es wurde der Gesamtstärkegehalt als wichtigster indirekter Parameter der Ethanolergiebigkeit bestimmt. Die Analyse der vergärbaren Stärke oder 'vergärbaren Substanz' (ANDE et al. 1998, LEITERER et al. 2008) erscheint nicht zwingend notwendig. Stärkegehalt (Gesamte Spannweite): Die Untersuchungen bei Winterweizen zeigen eine Spannweite des Stärkegehaltes von 62,8 bis 74,6 Prozent (Spanne 11,8 Prozent) in der Trockensubstanz. Bei Triticale streuen die Werte zwischen 62,3 und 75,3 Prozent (Spanne 13,0 Prozent). Die Roggenergebnisse differieren im Bereich von 60,0 bis 65,1 Prozent, jedoch bei geringerer Probenanzahl. Bei Wintergerste liegen sie wegen des Spelzengehaltes auf niedrigem Niveau (56,1 bis 64,1 Prozent). Das Erntegut von Mais war mit 68,5 bis 77,0 Prozent (Spanne 8,5 Prozent) am stärkereichsten. Stärkegehalt (Genotypisch): Die genotypische Variation des Stärkegehaltes beträgt bei Weizen 3,1 und bei Triticale 5,1 Prozent. Bei Mais unterscheiden sich die Sorten um höchstens 2,9 Prozent (2. Reifegruppe) bzw. 4,4 Prozent (3. Reifegruppe). usw.

Teilprojekt 2^Aufbereitung von Prozesswasser aus der Bioethanolschlempe als Ersatz von Frischwasser (Schlempe), Teilprojekt 1

Das wesentliche Ziel des Projektes besteht in der Entwicklung, dem Aufbau und Betrieb einer Verfahrenskette zur Herstellung von Frischwasser aus den Schlempen der Bioethanolproduktion von Molkereien und der zusätzlichen Prozesseseffektivierung durch aus Biogas gewonnener Energie. Die Sachsenmilch Leppersdorf GmbH kann die, nach der alkoholischen Gärung, anfallenden Reststoffe (Schlempen) momentan innerbetrieblich nicht weiter verwerten und muss diese kostenintensiv entsorgen. Zur Effektivierung der Prozesskette soll die Schlempe einem biologischen Abbau unterzogen, mineralische Inhaltsstoffe (MAP) gezielt abgetrennt und das so gewonnene Frischwasser in die Milch-Produktion zurückgeführt werden. Das während der anaerob-Behandlung entstehende Biogas trägt außerdem positiv zum Schluss des internen Stoff- und Energiekreislaufs bei. Die Arbeiten während des Projektes werden in enger Abstimmung der drei Partner erfolgen. Die wks group trägt die Verantwortung für Planung, Dimensionierung und den Aufbau der einzelnen Systemkomponenten. Die Sachsenmilch Leppersdorf GmbH stellt das zur Aufbereitung benötigte Substrat bereit und wird im Laufe des Entwicklungsprozesses das Verfahren aus wirtschaftlicher und verfahrenstechnischer Sicht bewerten und beurteilen. Das Fraunhofer IKTS wird die verfahrenstechnische Umsetzung des Gesamtverfahrens, die anfallende Analytik der Prozessstrecke sowie die Anpassung und Integration der zu verwendenden keramischen Filtrationsmodule betreuen.

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