AT523748A2

AT523748A2 - Verfahren und anlage zur gewinnung von zellulosefasern

Info

Publication number: AT523748A2
Application number: AT601142020A
Authority: AT
Inventors: Helge Dipl Ing Leinich; Felix Nussbaumer; Hermann Dipl Ing Dauser
Original assignee: Leinich Beteiligungen Gmbh
Priority date: 2020-04-24
Filing date: 2020-04-24
Publication date: 2021-11-15
Also published as: AT523748A3

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Zellulosefasern aus faserhaltiger Biomasse (10), wobei die Biomasse (10) in einer Thermodruck- Hydrolyse-Anlage (100) zunächst einer Thermodruck-Hydrolyse vorzugsweise mit Wasserdampf-Explosion unterzogen werden, und nachfolgend in zumindest einer Separationsanlage (300, 300A, 300B, 300C, 300D) eine Separation des aus der Thermodruck-Hydrolyse-Anlage (100) erhaltenen Faserschlamms (20) erfolgt, wobei ein Presskuchen (30) aus Zellulosefasern, vorzugsweise mit einem Trockensubstanzgehalt von über 20%, vorzugsweise von über 25%, sowie ein Filtrat (40, 40A, 40B, 40C, 40D, 40E, 40F, 41, 41A) aus fließfähigem, feststoffreichem Dünnschlamm erhalten wird, und wobei der Dünnschlamm als Gärsubstrat einer Biogasanlage (2000) zur Gewinnung von Biogas zugeführt wird, sowie eine Anlage (1000) zur Durchführung dieses Verfahrens.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Zellulosefasern aus faserhaltiger Biomasse sowie eine Anlage hierfür.

Zur Herstellung von Zellstoff als wesentlichen Bestandteil von Papiererzeugnissen werden je nach Herkunft und Standort beispielsweise in tropischen Holzplantagen unter Verwendung von Düngern, Herbiziden, Pestiziden, Fungiziden und Formiziden über mindestens 7 Jahre gewachsenes Holz (tropische Zellstoffherstellung) oder in natürlich gewachsenen Wäldern zwischen 60 bis 120 Jahren gewachsenes Holz (Zellstoffherstellung in gemäßigten Zonen) mit entsprechenden Erntemaschinen unter großem Energieeinsatz geerntet und von Ästen befreit.

Die auf Länge geschnittenen, teilweise bereits entrindeten Rundhölzer werden dann üblicherweise bis zu maximal 250 km entfernten Zellstofffabriken transportiert.

In modernen Zellstofffabriken werden üblicherweise ca. 2,5 Tonnen Holz für die Herstellung einer Tonne Zellstoff benötigt. Hierfür wird unter erheblichem Energieeinsatz das üblicherweise als Rundholz vorliegende Material zu Hackschnitzel gehackt. Die Hackschnitzel werden vom Holzplatz zu einem Behälter transportiert, in dem sie typischerweise mit Dampf und Alkali für die

Weiterverarbeitung imprägniert werden.

Nach der Imprägnierung werden die Hackschnitzel üblicherweise in einen kontinuierlichen Kocher überführt. In diesem Kocher erfolgt die Lösung des Lignins mittels Druck, Temperatur und Weißlauge (Natronlauge und Natriumsulfid) in einem chemisch/thermischen Aufschlussverfahren, um die Zellstofffasern freizulegen. Die gewonnene Rohfaser liegt nun als ungebleichter, noch nicht ausreichend fein zerkleinerter Zellstoff vor, der nun verschiedenen Reinigungs- und Waschschritten unterzogen wird, um ihn von Verunreinigungen zu befreien. Die dabei entstehenden Waschlaugen (auch Schwarzlauge genannt) stellen eine erhebliche Umweltbelastung dar, die aufwändige technische Maßnahmen bis hin zur Verbrennung eingedickter Laugen erfordern.

Anschließend kann der ungebleichte Zellstoff in unterschiedlichen, heute überwiegend chlorfreien Bleichverfahren gebleicht werden. Der fertige Zellstoff wird

je nach Sortenanforderung direkt für die integrierte Papierproduktion in

Papiermaschinen weiter transportiert oder in Bahn- oder Flockentrocknern

getrocknet, um als Ballen oder Rollenware transportfähig gemacht zu werden.

Somit erfordert dieses etablierte Verfahren zur Herstellung von Zellstoff einen hohen Einsatz an teuren, langsam wachsenden Rohstoffen, Chemikalien und Energie.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein alternatives Verfahren zur Herstellung von Zellstoff zur Verfügung zu stellen, das umweltfreundlich, energiesparend und

gleichzeitig wirtschaftlich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, dass die Fasern der Biomasse zunächst einer ThermodruckHydrolyse vorzugsweise mit Wasserdampf-Explosion in einer ThermodruckHydrolyse-Anlage unterzogen werden, und nachfolgend in zumindest einer Separationsanlage eine Separation des aus der Thermodruck-Hydrolyse-Anlage erhaltenen Faserschlamms erfolgt, wobei ein Presskuchen aus Zellulosefasern, vorzugsweise mit einem Trockensubstanzgehalt von über 20%, sowie ein Filtrat aus fließfähigem, feststoffreichem Dünnschlamm erhalten wird, und wobei der Dünnschlamm als Gärsubstrat einer Biogasanlage zur Gewinnung von Biogas

zugeführt wird.

Erfindungsgemäß ist bevorzugterweise vorgesehen, dass die faserhaltige Biomasse zunächst mittels Thermodruck-Hydrolyse mit Wasserdampf-Explosion, in der Fachwelt auch als Steam Explosion bezeichnet, aufgeschlossen wird. Bei diesem Verfahrensschritt werden - analog zum Kochen der Hackschnitzel mit Weißlauge und anschließend mit Schwarzlauge gemäß dem Stand der Technik - die Zellstofffasern freigelegt. Die Thermodruck-Hydrolyse mit anschließender Steam Explosion hat sich bereits in der Herstellung von Gärsubstraten aus Energiepflanzen bewährt, wobei diese Gärsubstrate anschließend in einer Biogasanlage durch anaerobe Gärung zu Biogas umgewandelt werden. Ein entsprechendes Verfahren

kann beispielsweise der EP 2 177 280 B1 entnommen werden.

Die Erzeugung von Biogas aus pflanzlicher Biomasse durch anaerobe Gärung ist eine etablierte Technologie. Dabei werden hauptsächlich so genannte Energiepflanzen, meist in Form von Silage, als Rohstoff eingesetzt. Diese Rohstoffe enthalten unterschiedliche Anteile an in einer Biogasanlage schwer abbaubaren

Faserstoffen, die aus Lignozellulose-Verbänden bestehen. Demzufolge enthalten die Reststoffe aus der Vergärung noch große Anteile an stabilen Faserstoffen, die nach dem Ausschleusen aus dem Gärprozess ohne energetische Nutzung entsorgt

werden.

Je größer der Anteil dieser stabilen Fasern an der Biomasse ist, desto geringer sind der Erfolg und damit die Wirtschaftlichkeit der Vergärung. Dadurch kommen in den meisten Biogasanlagen nur Pflanzen mit relativ niedrigem Fasergehalt wie Mais zu Einsatz, deren Intensivkultur jedoch wirtschaftlich aufwändig und auch ökologisch nicht unumstritten ist. Generell stehen auf Energiepflanzen basierende Biogasanlagen unter steigendem Druck, insbesondere weil die Erzeugungskosten der bevorzugten Rohstoffe steigen und die Erlöse auf der Basis staatlich bezuschusster Tarife zeitlich begrenzt sind, bzw. in einigen Modellen auch degressiv

verlaufen.

Unter diesen Umständen ist es für die Betreiber von Biogasanlagen schwierig, alternative, auch ökologisch verträglichere Biomassequellen zu nutzen, weil diese in der Regel geringere Hektarerträge bei gleichzeitig höheren Fasergehalten als die

üblichen Energiepflanzen-Silagen aufweisen.

Der Einsatz von geeigneten Technologien, insbesondere der ThermodruckHydrolyse mit Wasserdampf-Explosion, in der Fachwelt insbesondere unter "Steam Explosion” bekannt, bietet Biogasanlagen die Möglichkeit, alternativ zu Energiepflanzen stärker verholzte, also Lignozellulose-haltige Rohstoffe einzusetzen, weil diese nach der Behandlung in der Thermodruck-Hydrolyse mit

hoher Effizienz vergoren und in Biogas umgewandelt werden können.

Diese höherwertige Technologie ist jedoch bisher nur in Einzelfällen in der Biogasanlagen-Technik etabliert, weil sie hohe Investitionen und einen gesteigerten Betriebsaufwand mit sich bringt. Vor dem Hintergrund auslaufender subventionierter Einspeisetarife und fehlender weiterer Anreize ist ein Bedarf für

optimierte Prozesse mit höherer Wertschöpfung gegeben.

Untersuchungen der Anmelderin haben nun gezeigt, dass sich das an sich bekannte Verfahren der Thermodruck-Hydrolyse als erster Verfahrensschritt in der Herstellung von Zellstoff anbietet, wobei erfindungsgemäß der in diesem ersten Verfahrensschritt erhaltene Faserschlamm noch einer mechanischen Separation in

Zellulosefasern und Filtrat in Form von Dünnschlamm unterzogen wird. Damit erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren die Herstellung eines Zellstoffs aus faserreicher Biomasse ohne den Einsatz von umweltschädlichen Chemikalien bei geringerem Energiebedarf, wobei die Biomasse aus einer Vielzahl von unterschiedlichen pflanzlichen Materialien gewählt werden kann. Im Rahmen dieser Offenbarung wird unter dem Begriff "Zellstoff" ein aus Biomasse durch Thermodruck-Hydrolyse erhaltener und gereinigter Faserkuchen verstanden, wobei als Biomasse neben Holz jedwede geeigneten Pflanzen oder Pflanzenreste zum

Einsatz kommen können.

Gleichzeitig wird ein Gärsubstrat erzeugt, das zur Energiegewinnung in einer Biogasanlage geeignet ist. Um lange Transportwege zu vermeiden, ist erfindungsgemäß daher besonders bevorzugt vorgesehen, dass diese Biogasanlage in unmittelbarer Nachbarschaft zu der Anlage zur Herstellung von Zellstoff angesiedelt ist, wobei das in der Biogasanlage gewonnene Biogas vorteilhafterweise

als Energieträger für das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt wird.

Die vorzugsweise regional als Feldfrucht oder Nebenprodukt erzeugte Biomasse wird nach geeigneter Konditionierung (Zerkleinerung, Silierung, etc.) zuerst einer Vorbehandlung bei erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur (ThermodruckHydrolyse vorzugsweise mit Steam Explosion) unterzogen, und zwar am Standort bzw. im direkten Umfeld einer Biogasanlage. Direkt anschließend erfolgt eine Trennung des behandelten Produktes in eine aufbereitete Faserfraktion (Zellulose), die als Rohstoff zur Papierherstellung genutzt wird, und einen Teilstrom, der in der Biogasanlage als Gärsubstrat verwertet wird.

Durch die Kombination der beschriebenen Faseraufbereitung mit einer Biogasanlage werden mehrere vorteilhafte Effekte erzielt:

e Da der Faseraufschluss nicht in einer Papierfabrik durchgeführt wird, wo der bei der anschließenden Separation anfallende Dünnschlamm als Abwasser entsorgt bzw. behandelt werden muss, verbessert sich die ökologische Bilanz der Papierproduktion wesentlich.

e Auch reduziert der regionale Ansatz der Rohstoffgewinnung, in der Rohstoffanbau und Zellstofferzeugung in örtlicher Nähe erfolgen, und der Transport des fertigen Produkts (verdichtete Zellstofffaser) anstatt des

erheblich voluminöseren Rohstoffes (Biomasse) z.B. zu einer möglichst nahe gelegenen Papierfabrik den Transportaufwand wesentlich.

e Der Einsatz von regional gewonnenem Zellstoff reduziert zudem den Einsatz von aus Übersee importiertem, aus z.B. in Plantagenwirtschaft gewachsenem Holz hergestelltem Zellstoff.

e Der Einsatz der Thermo-Druckbehandlungs-Anlage als Vorbehandlung der Biomasse auf der Biogasanlage ermöglicht dieser den Einsatz alternativer, faserreicherer Rohstoffe, deren Erzeugung oder Gewinnung ggf. ökologisch nachhaltiger als die der gängiger Energiepflanzen ist, sowie auch den Einsatz von Reststoffen wie ungenutztem Stroh bzw. abgeernteten Restpflanzen

verschiedener Feldfrüchte.

Zudem ist festzuhalten, dass die Erzeugung von Zellstoff aus Gräsern und anderen schnellwachsenden Pflanzen in Feldkultur erheblich größere Mengen an Kohlendioxid binden kann als die Biomasseerzeugung durch Holz, z.B. in Plantagenwirtschaft, und so einen erheblichen positiven Beitrag zum Klimaschutz leisten kann. Die im Behandlungsprozess von den Fasern separierten Verunreinigungen in Form von Dünnschlamm enthalten einen Großteil des in einer Biogasanlage energetisch nutzbaren Anteils der Biomasse. Untersuchungen ergaben

einen Anteil von mehr als 60% des nutzbaren Energiepotentials.

Für die Wertschöpfungskette einer Biogasanlage öffnet die wirtschaftlich getrennte Verwertung der Zellstofffasern die Möglichkeit, neben der Energieerzeugung zusätzliche Erträge zu generieren, z.B. durch den Verkauf der Zellstoff-Fasern an die Papierindustrie. Bisher wurden diese schwer in Biogas umwandelbaren Fasern

weitestgehend als Reststoff (fester Gärrest) abgegebenen.

Um eine zusätzliche Reinigung und damit eine Qualitätsverbesserung des Zellstoffs zu erhalten, ist in einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung vorgesehen, dass der nach der Thermodruck-Hydrolyse erhaltene Faserschlamm in einem ersten Anmaischbehälter auf einen Trockensubstanzgehalt von vorzugsweise 3% bis 20% eingestellt wird, und anschließend die Separation des Faserschlamms in zumindest einer Separationsanlage erfolgt. Durch den Zwischenschritt des Anmaischens des aus der Thermodruck-Hydrolyse erhaltenen Faserschlamms in einem Anmaischbehälter wird ein für die nachfolgende Separation optimaler Wert

für den Trockensubstanzgehalt erhalten.

Um feineren Zellstoff zu erhalten, ist in einer weiteren Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass vor der Separation des angemaischten Faserschlamms aus dem Anmaischbehälter eine Fasertrennung von Faserbündeln in zumindest einer Desintegrationsmaschine und anschließend die Separation in der ersten Separationsanlage erfolgt. Hierzu wird bevorzugterweise der Trockensubstanzgehalts des Faserschlamms auf 3% bis 10% eingestellt, bevor er der Desintegrationsmaschine zugeführt wird.

In einer alternativen Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass nach der Separation des Faserschlamms in einer ersten Separationsanlage der erhaltene Presskuchen einem Anmaischbehälter zugeführt wird, um einen Trockensubstanzgehalt von vorzugsweise 3% bis 20%, besonders bevorzugt 3% bis 10% einzustellen, und anschließend der Faserschlamm zumindest einer Desintegrationsmaschine zugeführt wird, um eine Fasertrennung der in dem Faserschlamm enthaltenen Faserbündeln zu erhalten, und nachfolgend eine Separation des Faserschlamms in zumindest einer weiteren Separationsanlage

erfolgt.

In dem aus der Thermodruck-Hydrolyse-Anlage abgezogenen Faserschlamm liegt der gewünschte Zellstoff in Form von Faserbündeln vor, die miteinander durch natürliche Polymere, insbesondere Holzzucker und dergleichen verklebt sind. Durch Anmaischen des Faserschlamms in dem Anmaischbehälter erfolgen bereits ein erstes Herauslösen von unerwünschten Bestandteilen sowie die mechanische Abtrennung von allfälligen unlösbaren Bestandteilen durch Sedimentation. Gleichzeitig erlaubt die Einstellung des Trockensubstanzgehalts auf 3% bis 10%

eine verbesserte Fasertrennung in der zumindest einen Desintegrationsmaschine.

Je nach Art der eingesetzten Biomasse kann ein mehrfacher Durchlauf des Faserschlamms durch die zumindest eine Desintegrationsmaschine erforderlich

sein. Bevorzugterweise erfolgt hierbei ein erneutes Anmaischen des Faserschlamms in dem Anmaischbehälter, und die Fasertrennung wird in der Desintegrationsmaschine zumindest einmal, vorzugsweise mehrfach in einem Kreisprozess zwischen Anmaischbehälter und Desintegrationsmaschine wiederholt. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass zusätzlicher, noch nicht in der Desintegrationsmaschine behandelter Faserschlamm dem im Anmaischbehälter

befindlichen Material beigefügt wird.

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Je nach gewünschter Qualität und Eigenschaften des Endprodukts kann zusätzlich

oder alternativ zur Fasertrennung eine Faserzerkleinerung vorgesehen sein.

Neben einer hohen Zellstoffqualität erlaubt die zuvor beschriebene Verfahrensführung mit zumindest einer, vorzugsweise zwei oder mehr Separationsanlagen die Gewinnung von Dünnschlamm als Abfallprodukt der Zellstoffproduktion, wobei das Filtrat zumindest teilweise als Gärsubstrat einer Biogasanlage zugeführt wird.

Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass das als Dünnschlamm vorliegende Filtrat aus den Separationsanlagen zumindest teilweise wieder in den Prozess zurückgeführt wird. Hierbei wird es besonders bevorzugt dem Anmaischbehälter zur Einstellung des Trockensubstanzgehalts des Faserschlamms zugeführt. Alternativ oder zusätzlich kann das Filtrat auch direkt dem Faserschlamm vor dessen

Beförderung in eine Separationsanlage zugegeben werden.

Der als Gärsubstrat der Biogasanlage zugeführte Dünnschlamm kann zur Verringerung des Volumenstroms vorzugsweise durch Filtration (zum Beispiel Fein-, Mikro- oder Ultrafiltration) eingedickt werden. Das dabei gewonnene Filtrat, ein Teilstrom mit geringerer Feststoffbelastung, wird dabei vorteilhafterweise als Anmaischwasser für die Thermodruck-Hydrolyse-Anlage und/oder an anderen Stellen in das erfindungsgemäßen Verfahren eingespeist, wodurch der

Wasserbedarf in dem erfindungsgemäßen Verfahren weiter reduziert wird.

In einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung ist hierbei vorgesehen, dass der Dünnschlamm in zwei Teilfraktionen gesammelt wird, wobei eine erste Teilfraktion mit einem geringerem Feststoffgehalt in den Prozess rückgeführt wird, während eine feststoffreichere Fraktion der Biogasanlage als Gärsubstrat zugeführt wird. Diese unterschiedlichen Fraktionen werden beispielsweise aus unterschiedlichen Bereichen der zumindest einen Separationsanlage entnommen

und bevorzugterweise in getrennten Sammelbehältern aufgefangen.

Um den nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Zellstoff besser lagern und transportieren zu können, kann vorgesehen sein, dass der aus der zumindest einen Separationsanlage erhaltene Presskuchen vor der Lagerung als

Endprodukt einem Stabilisierungsschritt, insbesondere durch Zugabe von

konservierenden Chemikalien und/oder einer thermischen Behandlung unterzogen

wird,

Zur weiteren Qualitätsverbesserung des Endprodukts ist in einer weiteren Variante der Erfindung vorgesehen, dass der aus der zumindest einen Separationsanlage erhaltene Presskuchen einem weiteren Reinigungsschritt in einem Mischreaktor unterworfen wird, wobei das Waschwasser in einer weiteren Separationsanlage vom gereinigten Faserkuchen separiert wird. Damit werden die mechanisch behandelten und entwässerten Fasern einem weiteren, zusätzlichen Waschschritt unterzogen, wobei das hierbei eingesetzte Waschwasser vorteilhafterweise sauber und von Schmutzstoffen unbelastetes Wasser ist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Waschwasser dem aus dem vorherigen Separationsschritt erhaltenen Presskuchen z.B. in einem Verhältnis von Faserschlamm zu Waschwasser von 1:1 bis 1:2 zugesetzt wird. Nach ausreichendem Kontakt mit dem Waschwasser wird die gereinigte Faser einem letzten Entwässerungsschritt unterzogen, um erneut den

gewünschten Feststoffgehalt im Endprodukt zu erzielen.

Das nach diesem Reinigungsschritt erhaltene gering belastete Waschwasser wird vorzugsweise in den erfindungsgemäßen Prozess rückgeführt, wobei besonders bevorzugt vorgesehen ist, dass es trockener Biomasse, für die die Zugabe von Wasser erforderlich ist, um sie anschließend in der Thermodruck-Hydrolyse-Anlage verarbeiten zu können, zugesetzt wird. Damit wird ein verfahrenstechnisch und

auch ökologisch besonders vorteilhafter Wasserkreislauf erhalten.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt insbesondere darin, dass eine Vielzahl von faserhaltigen Materialien in Form von pflanzlicher Biomasse zum Einsatz kommen kann. Hierbei haben sich insbesondere Energiepflanzen wie Mais, durchwachsene Silphie, und/oder Erntereste mit ausreichendem Zellulose- oder Lignozellulosegehalt, wie Stroh und/oder Grünschnitt als tauglich erwiesen. Damit kann auf regionale Rohstoffe und/oder Abfallstoffe wie Erntereste oder Grünschnitt zur Gewinnung von Zellstoff bei gleichzeitiger Energiegewinnung in Form von Biogas zurückgegriffen werden. Hierbei ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass das in der Biogasanlage gewonnene Biogas in dem erfindungsgemäßen Verfahren als Energieträger insbesondere für die Thermodruck-Hydrolyse-Anlage eingesetzt wird.

Die oben angeführte Aufgabe wird des Weiteren durch eine Anlage erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine Thermodruck-Hydrolyse-Anlage vorgesehen ist, um die Fasern der Biomasse zunächst einer Thermodruck-Hydrolyse mit Wasserdampf-Explosion zu unterziehen, wobei die Thermodruck-HydrolyseAnlage mit einer ersten Separationsanlage, vorzugsweise mit einer Pressschnecke, über zumindest eine Zufuhrleitung in Verbindung steht, in der der aus der Thermodruck-Hydrolyse-Anlage abgezogene Faserschlamm mittels zumindest einer Fördereinrichtung, vorzugsweise einer Förderschnecke und/oder einer Dickstoffpumpe zuführbar ist, wobei das aus der ersten Separationsanlage erhaltene Filtrat in Form eines fließfähigen, feststoffreichen Dünnschlamms über

zumindest eine weitere Zufuhrleitung einer Biogasanlage zuführbar ist.

Eine verbesserte Separation des Faserschlamms in Zellstofffasern und Filtrat in Form von Dünnschlamm wird erhalten, wenn zusätzlich ein Anmaischbehälter vorgesehen ist, der zwischen der Thermodruck-Hydrolyse-Anlage und der ersten

Separationsanlage angeordnet ist.

Insbesondere bei dem Vorliegen von Biomasse mit einem hohen Zuckergehalt liegen die Zellstofffasern nach der Thermodruck-Hydrolyse mit Steam Explosion als verklebte Zellstoffbündel vor, was die Effizienz des nachfolgenden Separationsschritts und daraus folgend die Qualität des Zellstoffs beeinträchtigt. Daher ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass der Anmaischbehälter mit zumindest einer Desintegrationsmaschine in Verbindung steht, wobei die zumindest eine Desintegrationsmaschine vorzugsweise über Lagerbehälter, in dem die vereinzelten Zellulosefasern zwischengelagert werden können, mit der ersten

Separationsanlage in Verbindung steht.

Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Anmaischbehälter der zumindest einen ersten Separationsanlage nachgeschaltet ist, wobei vorzugsweise der Anmaischbehälter mit der zumindest einen Desintegrationsmaschine in Verbindung steht, und wobei die zumindest eine Desintegrationsmaschine vorzugsweise über zumindest einen Lagerbehälter mit zumindest einer weiteren Separationsanlage in

Verbindung steht.

Das aus der ersten Separationsanlage und/oder zweiten Separationsanlage erhaltene Filtrat wird zur einfacheren Verarbeitung und Weiterverwendung in

zumindest einem Sammelbehälter gesammelt, wobei bevorzugterweise der

zumindest eine Sammelbehälter über zumindest eine Rezirkulationsleitung mit dem Anmaischbehälter in Verbindung steht. Des Weiteren steht der zumindest eine Sammelbehälter über zumindest eine weitere Zufuhrleitung mit der Biogasanlage in

Verbindung.

Im Folgenden wird anhand von nicht-einschränkenden Ausführungsbeispielen mit

zugehörigen Figuren die Erfindung näher erläutert. Darin zeigen

Fig. 1A eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsvariante der

erfindungsgemäßen Anlage,

Fig. 1B eine Variante der Anlage aus Fig. 1A,

Fig. 2A eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsvariante der

erfindungsgemäßen Anlage,

Fig. 2B eine Variante der Anlage aus Fig. 2A,

Fig. 3A eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Anlage,

Fig. 3B eine Variante der Anlage aus Fig. 3A,

Fig. 4 eine schematische Detailansicht einer besonderen Ausführung der zweiten

Separationsanlage aus der Fig. 2,

Fig. 5 eine schematische Detailansicht einer Nachbehandlungsstufe, und

Fig. 6 eine schematische Ansicht einer weiteren Nachbehandlungsstufe.

In der Fig. 1A ist eine erste Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Anlage 1000 schematisch dargestellt. Erfindungsgemäß wird die zu behandelnde Biomasse 10, die aus nachwachsenden Rohstoffen oder aus organischen Reststoffen mit hohem Zellulosefasergehalt besteht, in einer Thermodruck-Hydrolyse-Anlage 100 eingebracht und einer Druck/Temperatur-Vorbehandlung, nämlich einer Thermodruck-Hydrolyse, vorzugsweise mit Steam Explosion, unterzogen. Hierbei

wird die Biomasse aufgeschlossen, wobei ein Faserschlamm 20 mit einem

Trockensubstanzgehalt von 10% bis 35% erhalten wird, der in einem

Speicherbehälter 110 gesammelt wird.

Mittels einer Fördereinrichtung 200A, beispielsweise eine Förderschnecke oder Dickstoffpumpe, wird der Faserschlamm 20 in eine Separationsanlage 300, typischerweise eine Pressschnecke, eingebracht, und der Faserschlamm 20 entwässert, wodurch ein Faser-Presskuchen 30 erhalten wird, der mehr als 20% Trockensubstanzgehalt aufweist und in einen Sammelbehälter 120 ausgeworfen wird. Dieser Faserfeststoff 30 kann entweder gleich zur weiteren Verarbeitung beispielsweise an eine Papierfabrik abgegeben oder aber einer weiteren

Aufbereitung (wie nachfolgend beschrieben) unterworfen werden.

Das Filtrat 40 aus der Separationsanlage 300 ist ein fließfähiger, feststoffreicher Dünnschlamm, der in einem Zwischenbehälter 130 gesammelt und in der Folge als Gärsubstrat über eine Pumpeinrichtung 200B in eine Biogasanlage 2000 überführt

wird,

Um den Separationseffekt in der Separationsanlage 300 zu verbessern, ist bevorzugterweise vorgesehen, dass dem Faserschlamm 20 aus dem Speicherbehälter 110 über eine Rezirkulationsleitung mit Pumpeinrichtung 200C Filtrat 40 in Form von Dünnschlamm aus dem Zwischenbehälter 130 zugeführt wird. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann dem Faserschlamm 20 über eine weitere Zufuhrleitung Frischwasser 50 oder aber ein über einen separaten Separationsprozess erhaltenes Filtrat des Dünnschlamms (nicht dargestellt) zugeführt werden. Durch die Zufuhr an Flüssigkeit wird die Ausschwemmung von Feinstoffen während der Separation begünstigt. Gleichzeitig erfolgt bei Verwendung von rückgeführtem Filtrat 40 eine Aufkonzentrierung des Dünnschlamms, der letztendlich der Biogasanlage 2000 als Gärsubstrat zur Verfügung gestellt wird.

In der Fig. 1B ist eine Variante der Anlage aus der Fig. 1A gezeigt, bei der das Filtrat 40 aus der Separationsanlage 300 zusätzlich aufkonzentriert wird. Hierin verweisen die in der Fig. 1B sowie in den nachfolgenden Figuren verwendeten Bezugszeichen auf die gleichen Anlagenelemente, wie sie bereits in der Fig. 1A

verwendet wurden.

In dieser Anlage 1000 wird der Dünnschlamm 40 aus dem Zwischenlagerbehälter 130 in eine Filtrationseinheit 800 geschleust, wobei diese Filtrationseinheit 800 als

einstufige oder mehrstufige Fein-, Mikro- oder Ultrafiltrationsanlage oder Kombinationen daraus ausgeführt ist. Die aus der Filtrationseinheit 800 erhaltene eingedickte Flüssigphase 40B wird als Gärsubstrat der Biogasanlage 2000 zugeführt, während das feststoffärmere Filtrat 40A wieder in den Zwischenlagerbehälter 130 rückgeführt wird. Dieses Filtrat kann dann bei dieser Ausführung der Anlage 1000 wieder in den Prozess als Anmaischwasser, insbesondere dem aus der Thermodruck-Hydrolyse-Anlage 100 erhaltenen

Faserschlamm 20 bei Bedarf zur Verfügung gestellt werden.

In der Fig. 2A ist eine weitere Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Anlage 1000 dargestellt, wobei die Biomasse 10 in einem ersten Schritt wie bereits in Figs. 1A und 1B beschrieben in der Thermodruck-Hydrolyse-Anlage 100 aufgeschlossen wird. Der aus der Separationsanlage 300A erhaltene und bereits teilweise von Feinstoffen gereinigte Faserkuchen 30 wird über eine Zuleitung, gegebenenfalls mittels einer Fördereinrichtung, wie beispielsweise Förderschnecke, Förderband oder Pumpe, einem Anmaischbehälter 400 (auch "Pulper" genannt) zugeführt. Dieser Faserkuchen 30 wird hierin mit rezirkuliertem Filtrat 41 oder alternativ mit zugeführtem Frischwasser 50, oder Anmaischwasser 60 versetzt, um einen für die weitere Behandlung des Faserkuchens 30 günstigen Trockensubstanzgehalt von üblicherweise zwischen 3% und 15% zu erhalten. Ebenso kann ein über einen separaten Separationsprozess erhaltenes Filtrat des Dünnschlamms (nicht dargestellt) als Anmaischwasser zugeführt werden. Dabei sinken allfällige im Rohmaterial enthaltene Störstoffe (zum Beispiel Steine) auf den Boden des Anmaischbehälters 400 und können auf einfache Weise durch den

Bodenablass 401 ausgeschleust werden.

Über eine weitere, bevorzugterweise speziell für faserige Medien geeignete Kreiselpumpe 200D wird der Anmaischbehälter 400 entleert und der verwässerte Faserkuchen 31 auf eine Faser-Desintegrationsmaschine 500 (beispielsweise ein "Refiner", "De-Flaker" oder "Entstipper") geleitet. In diesem Gerät 500 wird der Filterkuchen durch Geräteeinbauten in Form von rotierenden und statischen Elementen hohen Scherkräften ausgesetzt.

Mit einem De-Flaker oder Entstipper werden die noch als Bündel vorliegenden Fasern getrennt, ohne hierbei die Fasern selbst signifikant zu verkürzen. Auch

dieser Vorgang der Faseraufbereitung in Form von Faservereinzelung ist ein in der

Papierherstellung notwendiger Verfahrensschritt, der üblicherweise in der

Papierfabrik selbst durchgeführt wird.

Alternativ oder zusätzlich hierzu kann je nach verwendeter Biomasse 10 und gewünschtem Endprodukt auch der Einsatz eines Geräts zum Ziel der

Faserkürzung, insbesondere ein Refiner vorgesehen sein.

Je nach eingesetztem Rohmaterial kann es erforderlich sein, die Faservereinzelung und/oder Faserverkürzung mehrstufig durchzuführen. Hierzu ist in der Anlage 1000 gemäß Fig. 2A eine Rückführung des in der Desintegrationsmaschine 500 erhaltenen Fasermaterials 32 in den Anmaischbehälter 400 vorgesehen, die einen mehrfachen Durchlauf des Fasermaterials 32 zu ermöglicht. Ebenso kann noch nicht bearbeiteter Faserschlamm 31 dem Anmaischbehälter 400, sowie bei Bedarf Frischwasser 50, Anmaischflüssigkeit 60 und/oder rezirkuliertes Filtrat 41 zugeführt und den bereits in der Desintegrationsmaschine 500 bearbeiteten Fasern 32 zugesetzt werden. Gegebenenfalls wird somit das vereinzelte Fasermaterial in einem Kreisprozess mehrfach dem Pulper 400 und anschließend der Desintegrationsmaschine 500 zugeführt. Auf diese Weise werden besser verwertbare Fasern erhalten und zudem zusätzlich störende Feinsubstanzen von den Fasern abgetrennt. Dies erhöht somit auch die Faserreinheit im Endprodukt. Sobald die Fasern die in diesem Schritt zu erzielende Qualität aufweisen, werden sie

einem Lagerbehälter 140 zugeführt.

In der in der Fig. 2A dargestellten Anlage 1000 ist eine zweite Separationsstufe mit einer weiteren mechanischen Separationsanlage 300B, typischerweise eine Schneckenpresse, vorgesehen. In diese zweite Separationsanlage 300B wird das aus der Desintegrationsmaschine 500 erhaltene Fasermaterial 32 über eine Fördereinrichtung 200E aus dem Lagerbehälter 140 eingebracht, und die Fasern 32 auf einen Trockensubstanzgehalt von mindestens 25%, vorzugsweise über 40% entwässert. Hierbei kann gegebenenfalls über eine Zuleitung gezielt Wasser 50 in den Pressvorgang eingeschleust werden. Dabei erfolgt gegebenenfalls zusätzlich eine Waschung des Presskuchens 30 insbesondere auch in Form eines zonierten Entwässerungsvorgangs. Auf diese Weise werden erneut größere Mengen an Filtrat 41 in Form von Dünnschlamm gewonnen, die in einem Speicherbehälter 130B

gesammelt werden.

Aus dem Speicherbehälter 130B kann erforderlichenfalls das Filtrat 41 über die Rezirkulationsleitung erneut in den Anmaischbehälter 400 eingebracht werden. Ebenso ist eine Zuleitung zur Zufuhr des Filtrats 41 in die Biogasanlage 2000

vorgesehen.

Die in der Fig. 2B dargestellte Anlage 1000 weist sämtliche Anlagenelemente der Anlage 1000 aus der Fig. 2A auf, wobei zusätzlich zwei Filtrationseinheiten 800A, 800B vorgesehen sind, die jeweils die Dünnschlammfraktionen 40, 41 aus den beiden Separationsanlagen 300A, 300B aufbereiten. Die hierbei erhaltenen feststoffarmen Filtrate 40A, 41A werden hierbei in den Prozess rückgeführt, bevorzugterweise dem Faserschlamm 20 aus der Thermodruck-Hydrolyse-Anlage 100 zugesetzt und/oder dem Anmaischbehälter 400 als Anmaischwasser zugesetzt. Die feststoffreichen Fraktionen 40B, 41B aus den Filtrationseinheiten 800 werden

erneut der Biogasanlage 2000 als Gärsubstrat zur Verfügung gestellt.

In einer weiteren platzsparenden Variante der erfindungsgemäßen Anlage 1000 wie in der Fig. 3A dargestellt ist erneut lediglich ein einstufiger Separationsprozess mittels Separationsanlage 300 vorgesehen, die jedoch im Gegensatz zu der Anlage 1000 wie in den Figs. 2A und 2B beschrieben der Desintegrationsmaschine 500 nachgeschaltet ist, während auf eine Separationsstufe vor dem Pulper 400 verzichtet wurde. Damit erfolgt nach der Thermodruckhydrolyse der Biomasse 10 in der Thermodruck-Hydrolyse-Anlage 100 bei dieser Ausführung der erfindungsgemäßen Anlage 1000 unmittelbar die Vereinzelung der Faserbündel in der Desintegrationsmaschine 300 nach Einstellung des erforderlichen (geringeren) Trockensubstanzgehalts im Pulper 400 ohne weitere Vorbehandlungsschritte.

Hierfür kann in einer weiteren Ausführungsform dieser Anlage gemäß Fig. 3B erneut zumindest eine Filtrationseinheit 800 vorgesehen sein, in der der Dünnschlamm 40 aus der Separationseinheit 300 eingedickt wird, bevor er als Gärsubstrat 40B der Biogasanlage 2000 zugeführt wird, während das Filtrat 40A in den Zwischenlagerbehälter 130 rückgeführt wird.

In der Fig. 4A ist in einer Detailansicht einer weiteren Ausführung der erfindungsgemäßen Anlage 1000 eine Variante der Separationsstufe mit der Separationsanlage 300 dargestellt, bei der das Filtrat 40 nicht in einem einzelnen Speicherbehälter 130, sondern in Teilströmen 40C, 40D gesammelt wird. Hierbei

wird ein erster Teilstrom 40C mit einem höheren Feststoffgehalt aus zumindest

einem ersten Bereich der Separationsmaschine 300 über eine Ableitung in einen ersten Speicherbehälter 130C geleitet wird, während ein zweiter Teilstrom 40D aus zumindest einer zweiten Entwässerungszone der Separationsmaschine 300, der einen hohen Anteil an Presswasserstrom und damit einen geringeren Feststoffanteil aufweist, über eine zweite Ableitung einem zweiten Speicherbehälter 130D

zugeführt.

Hierbei wird bevorzugterweise das in dem ersten Speicherbehälter 130C gesammelte feststoffreiche Filtrat 40C der Biogasanlage 2000 zugeführt, während das feststoffarme Filtrat 40D aus dem zweiten Speicherbehälter 130D über die Rezirkulationsleitung erneut dem Pulper 400 für den Anmaischprozess zugeführt wird. Es versteht sich, dass diese Variante bei jeder Separationseinheit in der erfindungsgemäßen Anlage 1000 zum Einsatz kommen kann.

In diesem Zusammenhang wird zudem darauf hingewiesen, dass die zumindest eine Separationsanlage 300 je nach Bauweise und Auslegung über mehr als nur zwei unterschiedliche Entwässerungszonen verfügen kann. Wesentlich an dieser Variante der erfindungsgemäßen Anlage 1000 ist, dass zumindest zwei Teilströme an Filtrat 40C, 40D mit unterschiedlichem Feststoffgehalt aus der zumindest einen Separationsanlage 300 getrennt voneinander gesammelt und weiterverwendet

werden.

Wie in der Fig. 4B gezeigt kann in einer Variante dieser Anlage 1000 eine Filtrationseinheit 800 vorgesehen sein, die die feststoffreichere Fraktion 40C aus der Separationsanlage 300 noch weiter aufkonzentriert. Die feststoffreiche Fraktion 40E aus der Filtrationsanlage 800 wird hierbei der Biogasanlage 2000 zugeführt, während das feststoffärmere Filtrat 40F aus der Filtrationseinheit 800 in den Zwischenlagerbehälter 130D und bei Bedarf gemeinsam mit der Teilfraktion 40C aus der Separationsanlage 300 in den Prozess als Prozesswasser, zum Beispiel zum

Anmaischen geleitet wird.

Bei der in der Fig. 5 gezeigten weiteren Variante der erfindungsgemäßen Anlage 1000 in einer Detailansicht ist nach einer Separationsanlage 300C eine weitere Behandlungsstufe mit einem Mischreaktor 600 vorgesehen. In diesem Mischreaktor 600 wird das aus der Separationsanlage 300C erhaltene Fasermaterial 30 mit über eine Zuleitung zugeführtes Waschwasser 50 versetzt. In einer weiteren

Separationsanlage 300D wird das kontaminierte Waschwasser 50A aus dem

Mischreaktor 600 von dem gereinigten Fasermaterial 33 abgetrennt und das Endprodukt 30 dem Sammelbehälter 120 zugeführt.

Hierbei ist in einer alternativen Ausführung vorgesehen, dass der Mischreaktor 600 und die Separationsanlage 300D als konstruktive Einheit ausgebildet sind, beispielsweise in Form einer Waschtrommel mit Verdichtungszone, oder integriert in

einer Förderschnecke mit Press- und Entwässerungszone.

Das so erzeugte Filtrat 50A wird in einem Speicherbehälter 130E gesammelt und bei Bedarf über eine Pumpeinrichtung 200F beispielsweise als Anmaischwasser der Thermodruck-Hydrolyse-Anlage 100 und/oder dem Anmaischbehälter 400 zugeführt, um den darin befindlichen Rohstoff auf einen geeigneten Wassergehalt

einzustellen.

Selbstverständlich kann diese zusätzliche Behandlungsstufe in jeder der vorgenannten Anlagenvarianten gemäß den Figuren 1A bis 4B zusätzlich oder alternativ in Kombination mit den jeweiligen Separationsanlagen 300, 300A, 300B

zum Einsatz kommen.

In der Fig. 6 ist eine optionale Nachbehandlung des in dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Zellstoffs dargestellt. Hierzu wird der aus der Separationsanlage 300 erhaltene Zellstoff 30 in einem Nachbehandlungsreaktor 700 mittels Konditionierungschemikalien 70 und Prozesswärme 80 stabilisiert. Selbstverständlich kann auch vorgesehen sein, dass die Nachbehandlung nur mit Konditionierungschemikalien oder ausschließlich eine Wärmebehandlung erfolgt. Zusätzlich oder alternativ kann der Zellstoff in einer geeigneten Vorrichtung, insbesondere in dem Nachbehandlungsreaktor 700 zusätzlich getrocknet werden, wobei besonders bevorzugt vorgesehen ist, dass diese thermische Behandlung mit Prozesswärme 80 aus der Biogasanlage 2000 und/oder der ThermodruckHydrolyse-Anlage 100 erfolgt. Durch diese Nutzung von Abwärme wird die Energiebilanz des erfindungsgemäßen Verfahrens zusätzlich positiv beeinflusst.

Die in der Nachbehandlung anfallenden Kondensate und/oder Abwässer können hierbei erneut in die Nachbehandlung rückgeführt und/oder auch als Prozesswasser

verwendet werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den zugehörigen Anlagen kann grundsätzlich als kontinuierliches oder als zyklisches System betrieben werden. Ebenso ist ein Mischbetrieb denkbar, bei dem beispielsweise ein kontinuierlicher Betrieb der Separationsanlagen vorgesehen ist, während der Anmaisch- und Desintegrationsschritt diskontinuierlich erfolgt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

Verfahren zur Gewinnung von Zellulosefasern aus faserhaltiger Biomasse (10), dadurch gekennzeichnet, dass die Biomasse (10) in einer ThermodruckHydrolyse-Anlage (100) zunächst einer Thermodruck-Hydrolyse vorzugsweise mit Wasserdampf-Explosion unterzogen werden, und nachfolgend in zumindest einer Separationsanlage (300, 300A, 300B, 300C, 300D) eine Separation des aus der Thermodruck-Hydrolyse-Anlage (100) erhaltenen Faserschlamms (20) erfolgt, wobei ein Presskuchen (30) aus Zellulosefasern, vorzugsweise mit einem Trockensubstanzgehalt von über 20%, vorzugsweise von über 25%, sowie ein Filtrat (40, 40A, 40B, 40C, 40D, 40E, 40F, 41, 41A) aus fließfähigem, feststoffreichem Dünnschlamm erhalten wird, und wobei der Dünnschlamm als Gärsubstrat einer Biogasanlage (2000) zur Gewinnung von

Biogas zugeführt wird.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der nach der Thermodruck-Hydrolyse erhaltene Faserschlamm (20) auf einen Trockensubstanzgehalt von vorzugsweise 3% bis 20%, besonders bevorzugt 3% bis 10%, eingestellt wird, wobei diese Einstellung vorzugsweise in einem Anmaischbehälter (400) erfolgt, und anschließend die Separation des angemaischten Faserschlamms (31) in zumindest einer Separationsanlage (300, 300A, 300B, 300C, 300D) erfolgt.

Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Separation in der zumindest einen Separationsanlage (300, 300A, 300B, 300C, 300D) zunächst in zumindest einer Desintegrationsmaschine (500) eine Fasertrennung und/oder Faserzerkleinerung von Faserbündeln in dem angemaischten Faserschlamm (31) aus dem Anmaischbehälter (400) erfolgt, und anschließend eine Separation des Faserschlamms in der zumindest einen Separationsanlage (300, 300A, 300B, 300C, 300D) erfolgt.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Separation des Faserschlamms (20) aus der Thermodruck-Hydrolyse-Anlage (100) in zumindest einer ersten Separationsanlage (300, 300A) der erhaltene Presskuchen (30) einem Anmaischbehälter (400) zugeführt wird, um einen Trockensubstanzgehalt von vorzugsweise 3% bis 20%, besonders bevorzugt

3% bis 10%, einzustellen, und anschließend der angemaischte Faserschlamm

(31) zumindest einer Desintegrationsmaschine (500) zugeführt wird, um eine Fasertrennung und/oder Faserzerkleinerung der in dem angemaischten Faserschlamm (31) enthaltenen Faserbündeln zu erhalten, und nachfolgend eine Separation des Faserschlamms (31) in zumindest einer zweiten Separationsanlage (300B, 300C, 300D) erfolgt.

Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasertrennung und/oder Faserzerkleinerung in der zumindest einen Desintegrationsmaschine (500) zumindest einmal, vorzugsweise mehrfach wiederholt werden, wobei der Faserschlamm (31, 32) vorzugsweise in einem Kreisprozess zwischen Anmaischbehälter (400) und Desintegrationsmaschine (500) geführt wird.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das als Dünnschlamm anfallende Filtrat (40, 40A, 40B, 40C, 40D, 40E, 40F, 41, 41A) aus der zumindest einen Separationsanlage (300, 300A, 300B, 300C, 300D) zumindest teilweise als Gärsubstrat der Biogasanlage (2000) zugeführt wird.

Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das als Dünnschlamm anfallende Filtrat (40, 40A, 40B, 40C, 40D, 40E, 40F, 41, 41A) aus der zumindest einen Separationsanlage (300, 300A, 300B, 300C, 300D) gesammelt und zumindest teilweise in den Prozess rückgeführt, insbesondere dem Anmaischbehälter (400) zugeführt und/oder dem Faserschlamm (20) vor der zumindest einen Separationsanlage (300, 300A, 300B, 300C, 300D)

zugesetzt wird.

Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Dünnschlamm in zwei Teilfraktionen (41C, 41D) gesammelt wird, wobei eine erste Teilfraktion (41C) mit einem geringerem Feststoffgehalt in den Prozess rückgeführt wird, während eine feststoffreichere Fraktion (41D) der

Biogasanlage (2000) als Gärsubstrat zugeführt wird.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der aus der zumindest einen Separationsanlage (300, 300A, 300B, 300C, 300D) erhaltene Presskuchen (30) einem Stabilisierungsschritt, insbesondere durch Zugabe von konservierenden Chemikalien (70) und/oder einer

11.

12.

13.

14.

20

thermischen Behandlung, bevorzugterweise durch Zufuhr von

Prozesswärme(80) unterzogen wird.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der aus der zumindest einen Separationsanlage (300, 300A, 300B, 300C, 300D) erhaltene Presskuchen (30) einem weiteren Reinigungsschritt in einem Mischreaktor (600) unterworfen wird, wobei das Waschwasser (50A) in einer weiteren Separationsanlage (300D) vom gereinigten Faserkuchen (30)

separiert wird.

Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Waschwasser (50A) gesammelt und vorzugsweise der Biomasse (10) zum Einstellen des Wassergehalts vor oder in der Thermodruck-Hydrolyse-Anlage (100) zugeführt wird.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das als Dünnschlamm anfallende Filtrat (40, 40A, 40B, 40C, 40D, 40E, 40F, 41, 41A) aus der zumindest einen Separationsanlage (300, 300A, 300B, 300C, 300D) in einem weiteren Aufbereitungsschritt, insbesondere in einer Filtrationseinrichtung in eine feststoffreiche, eingedickte Dickphase (40B, 41B, 40E) und in ein feststoffarmes Filtrat (40A, 41A, 40F) aufgetrennt wird, wobei die Dickphase (40B, 41B, 40E) als Gärsubtrat der Biogasanlage (2000) zur Verfügung gestellt wird, während das Filtrat (40A, 41A, 40F) insbesondere als

Verdünnungswasser oder Anmaischwasser in den Prozess rückgeführt wird.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass als faserhaltige Biomasse pflanzliche Biomasse, insbesondere Energiepflanzen wie Mais, durchwachsene Silphie, und/oder Erntereste mit ausreichendem Zellulose- oder Lignozellulosegehalt, wie Stroh und/oder

Grünschnitt eingesetzt wird.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch die Verwendung des in der Biogasanlage (2000) gewonnenen Biogases als Energieträger und/oder der Abwärme (80) aus der Biogasanlage (2000), insbesondere für die Thermodruck-Hydrolyse-Anlage (100).

21733

15. Anlage (1000) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14, nämlich einem Verfahren zur Gewinnung von Zellulosefasern aus faserhaltiger Biomasse (10), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Thermodruck-Hydrolyse-Anlage (100) vorgesehen ist, um die Fasern der Biomasse (10) zunächst einer Thermodruck-Hydrolyse vorzugsweise mit Wasserdampf-Explosion zu unterziehen, wobei die Thermodruck-HydrolyseAnlage (100) mit zumindest einer Separationsanlage (300, 300A, 300B, 300C, 300D), vorzugsweise eine Pressschnecke, über zumindest eine Zufuhrleitung in Verbindung steht, in der der aus der Thermodruck-Hydrolyse-Anlage (100) abgezogene Faserschlamm (20) mittels zumindest einer Fördereinrichtung (200), vorzugsweise einer Förderschnecke und/oder einer Dickstoffpumpe zuführbar ist, wobei das aus der zumindest einen Separationsanlage (300, 300A, 300B, 300C, 300D) erhaltene Filtrat (40, 40A, 40B, 40C, 40D, 40E, 40F, 41, 41A) in Form eines fließfähigen, feststoffreichen Dünnschlamms über

zumindest eine weitere Zufuhrleitung einer Biogasanlage (2000) zuführbar ist.

16. Anlage (1000) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein Anmaischbehälter (400) vorgesehen ist, der zwischen der ThermodruckHydrolyse-Anlage (100) und der zumindest einen Separationsanlage (300, 300A, 300B, 300C, 300D) angeordnet ist.

17. Anlage (1000) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Anmaischbehälter (400) mit zumindest einer Desintegrationsmaschine (500) in Verbindung steht, wobei die zumindest eine Desintegrationsmaschine (500) vorzugsweise über zumindest einen Lagerbehälter (140) mit der zumindest einen Separationsanlage (300, 300A, 300B, 300C, 300D) in Verbindung steht.

18. Anlage (1000) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Anmaischbehälter (400) der zumindest einen Separationsanlage (300, 300A, 300B, 300C, 300D) nachgeschaltet ist, wobei der Anmaischbehälter (400) mit der zumindest einen Desintegrationsmaschine (500) in Verbindung steht, und wobei die zumindest eine Desintegrationsmaschine (500) vorzugsweise über zumindest einen Lagerbehälter (15) mit zumindest einer weiteren Separationsanlage (300B, 300C, 300D) in Verbindung steht.

20.

21.

22.

23.

22

Anlage (1000) nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtrat (40, 40A, 40B, 40C, 40D, 40E, 40F, 41, 41A) aus der zumindest einen Separationsanlage (300, 300A, 300B, 300C, 300D) in zumindest einem Sammelbehälter (130A, 130B, 130C, 130D, 130E)

sammelbar ist.

Anlage (1000) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Sammelbehälter (130A, 130B, 130C, 130D, 130E) über zumindest eine Rezirkulationsleitung mit dem Anmaischbehälter (400) und/oder über zumindest eine weitere Zufuhrleitung mit der Biogasanlage (2000) in Verbindung steht.

Anlage (1000) nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Separationsanlage (300, 300A, 300B, 300C) mit zumindest einer weiteren Reinigungseinrichtung zur Durchführung eines zusätzlichen Reinigungsschritt zur Reinigung des aus der zumindest einen Separationsanlage (300, 300A, 300B, 300C) erhaltene Presskuchen (30) in Verbindung steht, wobei die Reinigungseinrichtung vorzugsweise als Mischreaktor (600) mit zumindest einer weiteren

Separationsanlage (300D) ausgeführt ist.

Anlage (1000) nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischreaktor (600) mit der zumindest einen weiteren Separationsanlage (300D) als konstruktive Einheit, bevorzugterweise als Waschtrommel mit Verdichterzone oder als Förderschnecke mit einer Press- und Entwässerungszone ausgebildet ist.

Anlage (1000) nach einem der Ansprüche 15 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zumindest eine Filtrationseinheit (800, 800A, 800B) vorgesehen ist, in der zumindest ein Filtrat (40, 40A, 40B, 40C, 40D, 40E, 40F, 41, 41A) aus der zumindest einen Separationsanlage (300, 300A, 300B, 300C, 300D) in eine feststoffreiche, eingedickte Dickphase (40B, 40E, 41B) und in ein feststoffarmes Filtrat (40A, 40F, 41A) auftrennbar ist, wobei die Dickphase (40B, 41B, 40E) als Gärsubtrat der Biogasanlage (2000) zur Verfügung gestellt ist, während das Filtrat (40A, 41A, 40F) insbesondere als Verdünnungswasser oder Anmaischwasser über zumindest eine

Rezirkulationsleitung in den Prozess rückführbar ist.