Eine Substitution fossiler durch biogene Rohstoffe für stoffliche Anwendungen ist ein maßgeblicher Schritt zur Reduktion der anthropogenen CO2 Emissionen. Dabei sollte Biomasse im Sinne der Bioökonomie möglichst ganzheitlich und effizient genutzt werden, um die Flächeneffizient und den Beitrag zur Eindämmung des Klimawandels zu maximieren. Die hochwertige Verwendung von bisher kaum genutzten landwirtschaftlichen Reststoffen ist eine vielversprechende Methode zur Effizienzsteigerung. Die stoffliche Nutzung von Agrarreststoffen ist allerdings problematisch. Biogene Stoffe haben stets eine schwankenden Produktqualität. Deshalb ist eine Vorbehandlung und Auftrennung der Reststoffe auf verwertbare Bestandteile notwendig und ein entscheidender Schritt für die Weiternutzung. Deutschland und Taiwan stellen zwei Technologieführer mit hohem Umweltbewusstsein in ihrer jeweiligen Klimazone dar. Deutschland befindet sich in der gemäßigten Klimazone, während Taiwan sich in der (sub-)tropischen Klimazone befindet. Besonders vielversprechende landwirtschaftliche Reststoffe, die sich für eine stofflich Nutzung eignen und daher untersucht werden sollen, sind in der gemäßigten Klimazone Getreidestroh und in der (sub-)tropischen Klimazone Kakao- und Bananenschalen, sowie Reisstroh. Zudem fallen Tomatenpflanzenreste in beiden Klimazonen an. Im angestrebten Projekt wird der landwirtschaftliche Reststoff zunächst in einem hydrothermalen Aufbereitungsverfahren aufgeschlossen, um die anaerob kaum abzubauenden Fasern von den sehr gutvergärbaren Bestandteilen zu trennen. Dies wird in Deutschland mittels Thermodruckhydrolyse realisiert und in Taiwan mittel Überkritischer Wassermethode. Anschließend folgt eine Auftrennung in einem Flüssig/Fest-Separator. Der faserreiche Feststoff soll als Torfersatzprodukt und als Substrat zur mikrobiellen Zelluloseproduktion genutzt werden. Torf findet insbesondere im Gartenbau Anwendung, da er diverse Vorteile besitzt. Allerdings bildet sich Torf in Mooren nur sehr langsam und zur Gewinnung müssen die CO2-bindende Moore entwässert werden. Im Projekt soll untersucht werden in wie weit die produzierten Fasern Torf ersetzen können. Ein zweiter zu untersuchender Ansatz im Projekt ist es die Feststofffraktion als Nährmedium für Bakterienkulturen zu verwenden, die gezielt mikrobielle Zellulose produzieren. Die Flüssigkeit soll mithilfe innovativer zweistufiger Biogasanlage energetisch genutzt werden soll. Die Nutzung der Organik zur Biogasproduktion soll die Prozessenergie der energieintensiven Aufbereitung bereitstellen. Der TS-Gehalt der flüssigen Fraktion ist sehr gering, was bei herkömmlichen volldurchmischten Reaktoren eine lange Verweilzeit und somit ein sehr großes Reaktorvolumen verursacht. Um diese Nachteile zu reduzieren, sollen im Projekt zweistufige Reaktorsysteme untersucht werden. Während in Taiwan beide Fermenter volldurchmischt betrieben werden, wird in Deutschland der Methanreaktor als Festbettfermenter ausgeführt.
Der Abwasserverband Braunschweig optimiert mit einer technischen Innovation die Energiebilanz seiner Kläranlage und gewinnt wertvolle Nährstoffe aus dem Klärschlamm zurück. Das Bundesumweltministerium fördert dieses Vorhaben mit knapp 2 Millionen Euro aus dem Umweltinnovationsprogramm. Ziel des Vorhabens ist eine energetisch optimierte Schlammbehandlung mit erhöhter Faulgasausbeute und damit erhöhter Stromproduktion sowie die Rückgewinnung der Nährstoffe Stickstoff und Phosphor aus dem Abwasser für den späteren Einsatz als Düngemittel. Das Vorhaben leistet somit einen wichtigen Beitrag zur Erhöhung der Energie- und Ressourceneffizienz in der Abwasserwirtschaft und ist insbesondere in Hinblick auf die Nährstoffrückgewinnung auf andere Abwasserbehandlungsanlagen übertragbar. Das jährliche Einsparpotenzial an CO2-Emissionen beträgt circa 430 Tonnen. Zudem führt das Verfahren zu einer Verbesserung der energetischen Bilanz der Kläranlage. Und so funktioniert das neue Verfahren: In einer Zentrifugenanlage wird ausgefaulter Überschussschlamm auf circa 15 Prozent Trockenrückstand entwässert und direkt einer thermischen Desintegration zugeführt, in der mittels Druckhydrolyse eine Erhöhung des abbaubaren Anteils des Schlamms erreicht wird. Damit fällt eine höhere Menge an Faulgas an, gleichzeitig sinkt die zu entsorgende Schlammmenge. Die beim Zentrifugieren anfallende hoch nährstoffreiche Flüssigkeit - das Zentrifugat - wird nacheinander den beiden Nährstoffrückgewinnungsstufen, der Magnesium-Ammonium-Phosphat-Fällung und der Ammoniak-Strippung, zugeführt. Sowohl das dabei gewonnene Magnesium-Ammonium-Phosphat als auch das Ammoniumsulfat sind von hoher Qualität und zum Einsatz als Düngemittel geeignet. Das Bundesumweltministerium fördert mit dem Umweltinnovationsprogramm erstmalige, großtechnische Anwendungen einer innovativen Technologie. Das Vorhaben muss über den Stand der Technik hinausgehen und sollte Demonstrationscharakter haben.
Ziel des Vorhabens ist es, ein gesamtheitliches Konzept zur Nährstoffrückgewinnung und Energieoptimierung auf der Kläranlage Felsalbe umzusetzen. Diese ist ausgelegt für 36.500 Einwohnerwerte (EW) und verfügt über eine zentrale Schlammbehandlungsanlage. Die technische Innovation des neuen Pilotprojektes besteht in der Kombination von Thermodruckhydrolyse im Teilstromverfahren und zwischengeschalteter Hochlastfaulung mit anschließender Fällung von Magnesiumammoniumphosphat. Es sollen jährlich 9.000 Kubikmeter Sekundärschlamm mit dem Ziel behandelt werden, 250 Tonnen Magnesiumammoniumphosphat aus dem Faulschlamm zurückzugewinnen. Magnesiumammoniumphosphat kann wegen seiner guten Pflanzenver- fügbarkeit direkt als Düngemittel eingesetzt werden. Zusätzlich ist geplant, aus einem Teil der im Schlamm enthaltenen Stickstofffracht Flüssigdünger in Form von Ammoniumsulfat (ca. 30 Tonnen pro Jahr) zu gewinnen, um so die anlageninterne Rückbe- lastung mit Ammonium zu verringern. Mit dem Vorhaben können mehr als 60 Prozent Phosphor zurückgewonnen werden. Die Gasausbeute soll sich um 15 Prozent und die Eigenenergieerzeugung von 10 auf 16 Kilowattstunden pro EW steigern. Der Energieverbrauch kann von 18 auf 16 Kilowattstunden pro EW gesenkt werden. Die damit verbundene Verringerung des CO 2 -Ausstoßes beträgt rund 75 Tonnen pro Jahr. Die Reduktion des Klärschlamms beträgt bis zu 15 Prozent, die Einsparung an Fällmittel bis zu 60 Prozent und von Polymer bis zu 50 Prozent. Branche: Öffentliche Verwaltung, Erziehung, Gesundheitswesen, Erholung Umweltbereich: Wasser / Abwasser Fördernehmer: Stadt Pirmasens Bundesland: Rheinland-Pfalz Laufzeit: seit 2016 Status: Laufend
Der Abwasserverband Braunschweig ist ein Wasser- und Bodenverband auf der Grundlage des Wasserverbandsgesetzes von 1991 und damit eine Körperschaft des öffentlichen Rechts. Die Abwässer der Stadt Braunschweig sowie einiger Gemeinden des Wasserverbandes Gifhorn werden im Klärwerk Steinhof mechanisch und biologisch gereinigt. Das behandelte Abwasser wird anschließend auf den landwirtschaftlichen Flächen unserer Verbandsmitglieder verregnet. Aufgrund der Überbelastung durch die angeschlossene Fracht von ca. 350.000 Einwohnerwerten stand das Klärwerk Steinhof vor der Herausforderung, seine Ablaufgrenzwerte mit ausreichender Sicherheit einhalten zu können. Daher wurde ein innovatives Gesamtkonzept erarbeitet, welches die Verknüpfung einer engergieoptimierten Abwasser- und Schlammbehandlung mit Nährstoffrückgewinnung ermöglicht. Die gezielte Rückgewinnung von Stickstoff und Phosphor aus dem Schlammwasserstrom sowie der Bau einer thermischen Desintegration waren maßgebliche Inhalte dieses Konzepts. Konkrete Ziele des Vorhabens waren die Entlastung der biologischen Reinigungsstufe durch eine Behandlung der internen Prozesswasserströme aus der Schlammbehandlung bei gleichzeitiger Erhöhung der Eigenenergieerzeugung sowie einer Reduzierung der nach der anaeroben Behandlung und Entwässerung verbleibenden und zu entsorgenden Schlammmengen. Die in den Nährstoffrückgewinnungsprozessen anfallenden Nährstoffe Phosphor und Stickstoff sind, so weit wie möglich, anstelle von Mineraldüngern regional als Düngemittel einzusetzen. Durch die Vorgabe, die oben genannten Ziele parallel zu erreichen, waren die Stoffströme hochgradig zu vernetzen. Im Vorhaben wurde der Betrieb der aus drei Faultürmen bestehenden Schlammstabilisierung geändert und um eine Thermodruckhydrolyse mit Vorentwässerung und Dampferzeugung erweitert. Die bisher gemeinsam gefaulten Rohschlammfraktionen werden getrennt behandelt, wobei der Überschussschlamm nach separater Faulung anschließend (vor-)entwässert und nach Aufschluss in einer Thermodruckhydrolyse zusammen mit dem Primärschlamm erneut anaerob behandelt wird. Durch den Zubau der MAP-Fällung (Nuresys-Verfahren) sowie der Ammoniak-Luft-Strippung sollten gezielt Phosphor und Stickstoff aus den Prozesswässern der Schlammentwässerung zurückgewonnen und die Abwasserbehandlung entlastet werden. Der Phosphor wird dabei in Form von Magnesium-Ammonium-Phosphat (MAP) gebunden und ausgefällt, der Ammonium-gebundene Stickstoff über eine saure Wäsche in eine Diammoniumsulfatlösung (ASL) überführt und ausgeschleust. Durch die Herstellung von Recycling-Düngern können sowohl Mineraldünger (Rohphosphat) als auch Energie (Stickstoff-Synthetisierung aus Luft) eingespart werden. Somit werden mit dem Verfahren die essenziellen Nährstoffe Stickstoff und Phosphor energieneutral aus dem Abwasserstrom zurückgewonnen. Durch die Steigerung der Eigenstromerzeugung und die bilanziellen Stromüberschüsse werden ebenfalls CO 2 -Emissionen eingespart. In Summe ergeben sich aus dem Vorhaben Einsparungen von 343 bis zu 839 Tonnen CO 2 -Äquivalente. Im Vorhaben „Klärwert“ konnte gezeigt werden, dass es möglich ist die Schlammbehandlung und Eigenenergieerzeugung zu verbessern und zugleich eine flexibel an die Erfordernisse der Kläranlage angepasste und verbesserte Reinigungsleistung durch Nährstoffentfrachtung zu ermöglichen. Hochwertige Phosphor- und Stickstoffdünger können zurückgewonnen werden. Die direkte lokale Verwendung der erzeugten Düngemittel hat ebenfalls Modellcharakter. Branche: Öffentliche Verwaltung, Erziehung, Gesundheitswesen, Erholung Umweltbereich: Wasser / Abwasser Fördernehmer: Abwasserverband Braunschweig Bundesland: Niedersachsen Laufzeit: 2016 - 2020 Status: Abgeschlossen
Im Forschungsprojekt IntenKS werden sowohl Möglichkeiten zur stofflichen wie auch zur energetischen Verwertung von Klärschlamm im Zielland China erforscht. Die Etablierung angepasster, verfahrenstechnischer Lösungen bietet erhebliches Potenzial zur Verbesserung der Entsorgungssituation, da ein Großteil des Klärschlamms bisher unstabilisiert deponiert wird. Dazu werden die thermischen Verfahren der Thermodruckhydrolyse (TDH) und der Hydrothermalen Carbonisierung (HTC) und deren Auswirkungen auf die anaerobe Stabilisierung, Prozesswasserbehandlung und Reststoffverwertung untersucht. Die unvermeidbare Bildung refraktärer, organischer Verbindungen wird bewertet und ein integriertes Konzept zum Management anfallender Reststoffe unter Berücksichtigung der Rahmenbedingungen des Ziellandes China entwickelt und validiert. Ziel ist, neben der Erarbeitung eines ökonomisch sowie ökologisch nachhaltigen Konzepts zur verbesserten Schlamm- und Reststoffbehandlung, die Implementierung der erzielten Ergebnisse im chinesischen Markt und im Richtlinienwerk chinesischer Institutionen.
Im Forschungsprojekt IntenKS werden sowohl Möglichkeiten zur stofflichen wie auch zur energetischen Verwertung von Klärschlamm im Zielland China erforscht. Die Etablierung angepasster, verfahrenstechnischer Lösungen bietet erhebliches Potenzial zur Verbesserung der Entsorgungssituation, da ein Großteil des Klärschlamms bisher unstabilisiert deponiert wird. Dazu werden die thermischen Verfahren der Thermodruckhydrolyse (TDH) und der Hydrothermalen Carbonisierung (HTC) und deren Auswirkungen auf die anaerobe Stabilisierung, Prozesswasserbehandlung und Reststoffverwertung untersucht. Die unvermeidbare Bildung refraktärer, organischer Verbindungen wird bewertet und ein integriertes Konzept zum Management anfallender Reststoffe unter Berücksichtigung der Rahmenbedingungen des Ziellandes China entwickelt und validiert. Ziel ist, neben der Erarbeitung eines ökonomisch sowie ökologisch nachhaltigen Konzepts zur verbesserten Schlamm- und Reststoffbehandlung, die Implementierung der erzielten Ergebnisse im chinesischen Markt und im Richtlinienwerk chinesischer Institutionen.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 25 |
| Land | 2 |
| Weitere | 3 |
| Wissenschaft | 14 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 27 |
| Text | 1 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 3 |
| Offen | 25 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 28 |
| Englisch | 3 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Dokument | 2 |
| Keine | 12 |
| Webseite | 14 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 19 |
| Lebewesen und Lebensräume | 25 |
| Luft | 5 |
| Mensch und Umwelt | 28 |
| Wasser | 16 |
| Weitere | 28 |