Trockene lignocellosehaltige Biomasse (Stroh, Bagasse) wird in steigendem Maße in thermochemischen Verfahren (Verbrennung, Vergasung) verwertet. Die Aufgabe des Vorhabens ist es, diese Verfahren derart zu verbessern, dass die Energieeffizienz erhöht wird und die Rückstände wieder in die Stoffkreisläufe zurückgeführt werden können. Dazu werden schadstoffarme Aschen erzeugt und zu vollwertigen und konkurrenzfähigen Recyclingdüngern weiterverarbeitet oder als (funktionale) Füllstoffe in (Bio-)polymer-Compounds eingesetzt. In Abstimmung mit den brasilianischen Partnern werden Konzepte für eine nachhaltige Wiederverwertung ermittelt. Die Nutzung von Aschen als Düngemittel in der Produktion von landwirtschaftlich bedeutenden Marktfrüchten wird ihn enger Kooperation mit den Brasilianischen Partnern erfolgen, und insbesondere hinsichtlich ihrer Nährstoffverfügbarkeit und Düngewirkung getestet. Anzucht von Zuckerrohr, sowie Mais und Soja als 'Transferpflanzen', da diese Pflanzen in Brasilien und Deutschland von landwirtschaftlicher Bedeutung sind; Bewertung der Aschen als organo-mineralische Düngemittel und Bodenkonditionierer, und Evaluierung ihrer Nährstoffverfügbarkeit und Düngewirkung auf das Pflanzenwachstum mittels Einsatz von Phänotypisierungstechnik zur Analyse des Spross- und Wurzelwachstums, sowie stoffliche Analysen der Pflanzenbiomassen und der verwendeten Böden hinsichtlich Nährstoffgehalt, -veränderung und -Verfügbarkeit unter Gewächshaus- und Freilandbedingungen.
Die Herstellung von Bio-SNG (Synthetic natural gas) ist eine Möglichkeit, Rest- und Abfallbiomasse durch thermochemische Konversion einer energetischen Nutzung zugänglich zu machen. Diese Synthese bietet sich dabei aus mehreren Gründen an: - Kleinere Anlagen realisierbar (10 - 100 MW), angepasst an lokal anfallende Biomasse. - Hohe Effizienz besonders bei Trigeneration (Strom, Wärme, Kraftstoffe) und damit hohes CO2Einsparpotenzial. - Im Vergleich zur Btl-Technologie geringes technisches und wirtschaftliches Risiko, damit ist schnellerer Markteintritt möglich. - Großes Marktpotenzial für Methan (Transportsektor, stationäre Anwendung, stoffliche Nutzung). -Vorhandene Verteiler- und Nutzer-Infrastruktur (Erdgas-Netz). - Verbrennung von Methan etabliert. - Schritt in Richtung H2-Wirtschaft. Bio-SNG ist aufgrund der bereits für die Synthese erforderlichen Reinigungsschritte gut für die NetzEinspeisung und anschließende Verstromung in dezentralen Brennstoffzellen-Anlagen geeignet. Dadurch ist die Umwandlung des Energieträgers in elektrische Energie mit entsprechend hohemWirkungsgrad und damit CO2-Einsparpotenzial erreichbar. Aufgrund der unterschiedlichen Struktur von Erzeuger- und Nutzerseite kann durch Einspeisung in das bestehende Erdgasnetz und Verstromung in dezentralen Brennstoffzellen-KWK-Systemen eine räumliche und zeitliche Entkopplung von Erzeugung und Nutzung erreicht werden. Die zurzeit entwickelten Brennstoffzellen-Systeme für den Bereich KWK werden in der Regel für Methan/Erdgas als Brennstoff konzipiert, um eine direkte Ankopplung an das Erdgasnetz zu ermöglichen. Dies gilt sowohl für Systeme zur Hausenergieversorgung (Leistungsbereich ca. 1 bis 10 kWel) als auch für stationäre KWK-Anlagen (Leistungsbereich ca. 0,1 bis 1 MWel). CUTEC kann bereits auf wesentliche Verfahrensschritte dieser Prozesskette zurückgreifen. So ist ein Technikums-Wirbelschichtvergaser vorhanden, die notwendige Gasreinigung wird zurzeit entwickelt. Zur Darstellung der gesamten Prozesskette (Biomassevergasung bis Stromerzeugung mit Brennstoffzelle) fehlt allerdings die Anlagentechnik zur SNG-Synthese. Zwar sind Synthesereaktoren und -anlagen im Technikumsmaßstab verfügbar, aufgrund der speziellen Randbedingungen der SNG-Synthese (Druck- und Temperaturbereich, hohe Exothermie) muss die vorhandene Ausstattung jedoch deutlich erweitert und angepasst werden. Hier ist insbesondere das Reaktorkonzept auf einen mehrstufigenadiabaten Hordenreaktor mit Zwischenkühlung umzustellen und entsprechende Mess-, Steuer- und Regelungstechnik zu implementieren. Ein weiterer Aspekt ist die Implementierung eines angepassten Kühlkonzeptes. welche für die SNG-Synthese neu zu entwickeln ist.