Umwandlung von Biomasse mit niedriger Qualität
Bioenergie macht über 61 % aller in Europa verbrauchten erneuerbaren Energien aus. Die Biomasseindustrie will diese hohe Nachfrage durch eine bessere Nutzung von Rohstoffen und Abfällen befriedigen. Derzeit wird dieser Abfall aufgrund seines hohen Aschegehaltes, der in der internationalen Norm ISO 17225 sorgfältig geregelt ist, kaum energetisch verwertet. Das EU-finanzierte Horizont 2020-Projekt BIAR hat sich dieser Herausforderung angenommen und ein chemisches Verfahren zur Entfernung des Aschegehaltes von aschereichem Lignozellulosematerial wie Rinden und Reishülsen entwickelt. „Das BiAR-Verfahren ist eine Form der Vorbehandlung mit einem sehr breiten Anwendungsbereich, bei der die Biomasse in ihre organischen und anorganischen Bestandteile aufgeteilt wird“, so Projektkoordinator Gian Claudio Faussone. Nutzung neuer Rohstoffe Der Begriff Biomasse umfasst Zellulose, Hemizellulose und Lignin. Das Verfahren besteht aus drei verschiedenen Schritten. In der ersten Phase werden ein Lösungsmittel und ein Katalysator bei mäßiger Temperatur (200 °C) und leichtem Druck in einer als Solvolyse bekannten Reaktion verwendet, um die Biomasse in kleinere organische Elemente und Verbindungen zu zerlegen. In der zweiten Phase kommt eine mechanische Filterung bei hohem Druck zum Einsatz, um die größeren anorganischen Verbindungen aus der gelösten Biomasse zu entfernen. In der Endphase wird das Filtrat dann destilliert, um das Lösungsmittel zu gewinnen, das im Verfahren wiederverwendet wird. Der Rest des Destillats enthält reines aschefreies organisches Material, das bis auf die Asche mit dem ursprünglichen Biomassematerial chemisch identisch ist. Bisher werden nur qualitativ hochwertige Rohstoffe für die Pelletherstellung verwendet. Faussone erklärt: „Dank BiAR kann Restbiomasse, die derzeit nicht genutzt wird, wie Reishülsen, die 16 % Asche enthalten, oder sogar Schlammaufschluss mit bis zu 40 % Asche, jedoch nützlich und sicher sein.“ Schlamm ist beispielsweise durch Schwermetalle kontaminiert und kann daher nur in bestimmten Müllverbrennungsanlagen verbrannt werden, die mit hochentwickelten Umweltschutzgeräten ausgestattet sind. „Mit BiAR werden die Schwermetalle aus dem Schlamm gezogen, der dann in jedem herkömmlichen Ofen sicher verbrannt werden kann“, so Faussone. Mehrfache Anwendungen Durch die Bereitstellung neuer Quellen für verfügbare Biomassen können die spezifischen Kosten für biobasierte Energie gesenkt werden. Darüber hinaus trägt die Verwendung bereits verfügbarer, aber derzeit noch nicht genutzter, Rohstoffe zur Verringerung der CO2-Emissionen bei. Faussone erklärt: „Unser angestrebtes Marktsegment ist Business-to-Business, wie zum Beispiel Biomassekraftwerke, Fernwärme, Abwasseraufbereitungsanlagen und Großhändler für Pellets, die von der BIAR-Anwendung profitieren würden.“ Der interessanteste Aspekt von BiAR ist die mögliche Verwendung der organischen Fraktion. Restbiomassen haben normalerweise einen zu hohen Aschegehalt für andere Anwendungen. Außerdem ist die anorganische Fraktion der Asche zu hoch, wodurch diese Biomassen unbrauchbar werden. „Mit dem BiAR-Verfahren können wir die organische Fraktion von Asche und die anorganische Fraktion von organischen Stoffen befreien und damit die normalen Einschränkungen überwinden“, kommentiert Faussone. Das BiAR-Verfahren hat von der Pelletproduktion im großen Maßstab bis hin zur Schlammbehandlung und von der spezifischen Ascherückgewinnung bis hin zu Laborexperimenten zur Untersuchung der Eigenschaften von reiner Biomasse viele Anwendungsmöglichkeiten. Faussone schließt: „Asche, die frei von organischen Stoffen ist, kann sehr interessante Anwendungsmöglichkeiten haben, beispielsweise für die Herstellung von Elektrobatterien, deren Potenzial wir in Zukunft untersuchen werden.“
Schlüsselbegriffe
BIAR, Biomasse, Asche, organisch, Rohstoffe, Schlamm, anorganisch, Reishülsen, Pellets, Abfälle, Solvolyse
