DE102008026309A1

DE102008026309A1 - Verfahren zum Verwerten von organischem Material

Info

Publication number: DE102008026309A1
Application number: DE102008026309A
Authority: DE
Inventors: Mari Jan Dr. Stankovic-Gansen
Original assignee: ECKHOF PETER
Current assignee: ECKHOF PETER
Priority date: 2008-02-20
Filing date: 2008-05-31
Publication date: 2009-08-27
Also published as: WO2009103289A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verwerten von organischem Material, mit den folgenden Verfahrensschritten: das organische Material wird in einem Reaktor vorgegebenen Temperatur- und Druckbedingungen ausgesetzt, . als erstes Reaktionsprodukt wird ein Brenngas gewonnen, das Brenngas wird zum Betrieb eines Motors verwendet, der Motor treibt einen elektrischen Generator an, das Abgas des Motors wird zum Beheizen des Reaktors verwendet, . als zweites Reaktionsprodukt wird ein als Kondensat bezeichneter Flüssig-Rückstand gewonnen, das Kondensat wird gesammelt, . und als drittes Reaktionsprodukt wird ein als Kohle bezeichneter, kohlenstoffhaltiger Feststoff-Rückstand gewonnen, die Kohle wird zu einem weiter verwertbaren Produkt verarbeitet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verwerten von organischem Material.
Grundsätzlich können die verschiedensten organischen Materialien verwendet werden, beispielsweise Schlachtabfälle. Insbesondere jedoch kann Zellulose-Material verwendet werden, beispielsweise in verarbeiteter Form von Papierabfällen, wobei jedoch vorteilhaft ein nachwachsender Rohstoff in Form von Pflanzenfasern direkt Verwendung finden kann, indem die Pflanzen bzw. Pflanzenteile das Zellulose-Material darstellen, welches vorschlagsgemäß verwertet wird. Beispielsweise können Stängel, Blätter und/oder Wurzeln von Pflanzen verwendet werden, wobei andere Teile derselben Pflanzen z. B. als Nahrungs- oder Futtermittel dienen. Nachfolgend wird daher stets Zellulose-Material erwähnt, ohne dass der vorliegende Vorschlag auf Zellulose-Material eingeschränkt ist.
Die Verwendung von Pflanzenfasern zur Energiegewinnung ist an sich bekannt, beispielsweise in Form der Biogaserzeugung. Problematisch bei den bekannten Verfahren ist allerdings, dass erhebliche Mengen an Reststoffen anfallen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verwertung von Zellulose-Material anzugeben, welches eine möglichst vollständige Verwertung ermöglicht und dementsprechend nur geringe Mengen an Rückständen ergibt.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Verfahrensschritten gemäß Anspruch 1 gelöst.
Die Erfindung schlägt mit anderen Worten vor, das Zellulose-Material in einem Reaktor unter vorgegebenen Temperaturbedingungen und Druckbedingungen zu verarbeiten. Dabei entstehen drei Reaktionsprodukte:
Erstens wird, ähnlich wie bei der Biogaserzeugung, ein Brenngas gewonnen,
zweitens werden geringe Mengen an Flüssigkeit in Form eines so genannten Kondensats gewonnen, und
drittens verbleibt ein erheblicher Teil des Zellulose-Materials in fester Form, mit einem hohen Anteil an Kohlenstoff, so dass dieses dritte Reaktionsprodukt im Rahmen dieses Vorschlags als Kohle bezeichnet wird.
Die Verwertung des Zellulose-Materials wird dadurch optimiert, dass das gewonnene Brenngas genutzt wird, um einen Motor anzutreiben, beispielsweise eine an sich bekannte Brennkraftmaschine. Auf diese Weise dient das eingesetzte Zellulose-Material zur Gewinnung mechanischer Energie. Die Abwärme des Motors wird wiederum zum Beheizen des Reaktors genutzt, so dass dieser auf dem gewünschten Temperaturniveau gehalten werden kann, welches zur Umsetzung des Zellulose-Materials vorgesehen ist. Als Abwärme des Motors werden dabei insbesondere die Abgase des Motors genutzt.
Das Kondensat als Flüssigrückstand kann vorzugsweise industriell als Rohstoff verwertet werden, beispielsweise in der Medizintechnik, oder in der kosmetischen Industrie, oder in der Lebensmittelindustrie, oder zur Herstellung von Farbstoffen.
Das dritte Reaktionsprodukt nämlich der Feststoff-Rückstand in Form der „Kohle" wird zu einem weiter verwertbaren Produkt verarbeitet. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass dieser Feststoff-Rückstand zerkleinert wird, so dass aus der im Reaktor hergestellten Kohle nun ein Kohlenpulver oder Kohlengranulat gewonnen wird, indem diese Reaktor-Kohle beispielsweise in einer Kohlenmühle zerkleinert wird. Auf diese Weise wird ein Schüttgut geschaffen, welches beispielsweise industriell gefördert werden kann, beispielsweise mit Schneckenförderern oder dergleichen, so dass dieses Produkt als Energieträger beispielsweise zur Beschickung von Feuerungsanlagen oder dergleichen genutzt werden kann, oder dieses Granulat bzw. Pulver kann als Filtermaterial bzw. Entkeimungsmaterial genutzt werden, ähnlich wie die aus der Praxis bekannten Aktivkohlefilter.
Alternativ zur Herstellung eines derartigen Schüttgutes aus der Kohle kann die Weiterverarbeitung der Kohle in einer Form geschehen, dass die Kohle zu Presslingen verarbeitet wird, die als Briketts bezeichnet werden und die beispielsweise ebenfalls zu Feuerungszwecken, nämlich als Brennstoff, genutzt werden können. Alternativ können auch diese Presslinge als Filtermaterial dienen, so dass sie beispielsweise in Plattenform oder in Ringform hergestellt werden können, um als Filtereinsätze in Filtergehäuse eingesetzt werden zu können.
Der vorschlagsgemäß vorgesehene Motor gibt nicht nur über sein Abgas Wärme ab, sondern vielmehr auch aufgrund der Reibung sowie aufgrund von im Motorinneren ablaufender Verbrennungsvorgänge. Aus diesem Grunde kann der Motor vorteilhaft in an sich bekannter Weise mit einer Kühlflüssigkeit gekühlt werden, also mit einer so genannten Wasserkühlung betrieben werden. Um diese Kühlflüssigkeit ihrerseits zu kühlen, kann vorteilhaft ein Wasser-Wärmetauscher vorgesehen sein, so dass die Kühlflüssigkeit die Wärmeenergie an Brauchwasser abgeben kann, so dass die ansonsten zur Bereitstellung von Warmwasser erforderliche Energiemenge zumindest zu einem großen Teil durch die Motorwärme bereitgestellt werden kann und dementsprechend weniger Fremdenergie bereitgestellt werden muss.
Das vorschlagsgemäße Verfahren wird anhand einer rein schematischen Skizze nachfolgend näher erläutert.
Dabei ist mit 1 ein Feld bezeichnet, auf dem der Rohstoff angebaut wird, nämlich Pflanzen, die dann das Zellulose-Material bereitstellen.
Nach der Ernte werden die Pflanzen in ein Rohstoff-Depot 2 verbracht, von wo aus das Zellulose-Material automatisiert in Reaktoren 3 gefördert wird. In den Reaktoren 3 herrschen vorbestimmte Druck- und Temperaturbedingungen, um das Zellulose-Material zu verarbeiten. Dabei gewonnenes Brenngas gelangt durch eine Brenngasleitung 4 in einen Motor 5, der rein beispielhaft als Brennkraftmaschine ausgestaltet ist und mit einem elektrischen Generator 6 verblockt ist, wobei dieser Generator 6 elektrische Energie liefert, die beispielsweise in ein öffentliches oder ein betriebsinternes Stromnetz eingespeist wird.
Der Motor ist in an sich bekannter Weise flüssigkeitsgekühlt, wobei ein Wasser-Wärmetauscher mit 7 angedeutet ist. Über diesen Wasser-Wärmetauscher 7 wird die Abwärme der Kühlflüssigkeit des Motors 5 an Brauchwasser übertragen, so dass dieses Brauchwasser entweder auf eine gewünschte Nutzungstemperatur erwärmt werden kann oder zumindest vorgewärmt werden kann, so dass zur endgültigen Erwärmung auf die gewünschte Brauchwassertemperatur weniger Fremdenergie erforderlich ist.
Vom Motor 5 ausgeschiedene Abgase werden durch eine Abgasleitung 8 den Reaktoren 3 zugeführt in der Form, dass die Reaktoren 3 von außen durch dieses Abgas beheizt werden. Aus diesem Grund sind die einzelnen Reaktoren 3 in einer äußeren, die Reaktoren 3 umgebenden Hülle 9 dargestellt, wobei diese Hülle mittels des Abgases aus dem Motor 5 beheizt ist, indem die Abgasleitung 8 in die Hülle 9 geführt ist. Das Abgas, welches dann seine Wärme an die Reaktoren 3 abgegeben hat, wird aus den Hüllen 9 über einen Schornstein 10 abgezogen.
Abgesehen von dem in den Reaktoren 3 erzeugten Brenngas wird ein weiterer gut verwertbarer Rückstand bei der Verwertung des Zellulose-Materials gewonnen, nämlich ein Feststoff-Rückstand, der als Kohle bezeichnet wird und der in einem Kohle-Depot 11 gesammelt wird.
Aus diesem Kohle-Depot 11 wird der Feststoff-Rückstand abgezogen und wahlweise in einer Kohlenmühle 12 zu einem Schüttgut 14 verarbeitet, welches je nach Ausgestaltung der Kohlenmühle 12 bzw. je nach Verweildauer der Kohle in der Kohlenmühle 12 als Granulat oder in Pulverform vorliegt. Alternativ kann die Kohle aus dem Kohlen-Depot 11 zu einer Kohlenpresse 15 gefördert werden, in welcher die Kohle zu Stückgut verarbeitet wird, nämlich in Form von Briketts 16.
Die Briketts 16 aus der Kohlenpresse 15 und auch das granulat- oder pulverförmige Schüttgut 14 aus der Kohlenmühle 12 können je nach Formgebung und Ausgestaltung als Brennstoff oder als Filtermaterial dienen.
Dient die Anlage, in welcher das Zellulose-Material verwertet wird, in erster Linie zur Erzeugung des Brenngases, so kann der Feststoff-Rückstand innerhalb dieser Anlage als Brennstoff dienen und zur Beheizung des Reaktors 3 verwendet werden.
Das dritte im Reaktor 3 erzeugte Reaktionsprodukt liegt als Flüssig-Rückstand vor und wird in einem Kondensatsammler 17 gesammelt. Es kann als Rohstoff in der chemischen, medizinischen, Farben-, Lebensmittel- oder Kosmetikindustrie Verwendung finden.
Im Vergleich zu der zu verwertenden Menge an Rückständen, die bei der üblichen Biogaserzeugung anfällt, wird durch die vor schlagsgemäße Verfahrensweise die Menge an nicht verwertbaren Rückständen erheblich reduziert und somit eine deutlich bessere Ausbeutung des eingesetzten organischen Rohstoffes ermöglicht.

Claims

Verfahren zum Verwerten von organischem Material, mit den folgenden Verfahrensschritten: das organische Material wird in einem Reaktor (3) vorgegebenen Temperatur- und Druckbedingungen ausgesetzt, – als erstes Reaktionsprodukt wird ein Brenngas gewonnen, das Brenngas wird zum Betrieb eines Motors (5) verwendet, der Motor (5) treibt einen elektrischen Generator (6) an, das Abgas des Motors (5) wird zum Beheizen des Reaktors (3) verwendet, – als zweites Reaktionsprodukt wird ein als Kondensat bezeichneter Flüssig-Rückstand gewonnen, das Kondensat wird gesammelt, – und als drittes Reaktionsprodukt wird ein als Kohle bezeichneter, kohlenstoffhaltiger Feststoff-Rückstand gewonnen, die Kohle wird zu einem weiter verwertbaren Produkt verarbeitet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das als Rohstoff verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Teilmenge der Kohle in einer Kohlenmühle (12) zu einem als Granulat oder Pulver bezeichneten Schüttgut verarbeitet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Teilmenge der Kohle in einer Kohlenpresse (15) zu als Briketts bezeichnetem Stückgut verarbeitet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (5) mittels einer Kühlflüssigkeit gekühlt wird, wobei die vom Motor (5) erwärmte Kühlflüssigkeit dazu genutzt wird, Brauchwasser zu erwärmen.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Brauchwasser mittels eines Wasser-Wärmetauschers (7) erwärmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Anteil der Kohle zu einem Brennstoff-Produkt verarbeitet wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohle als Brennstoff zum Beheizen des Reaktors verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Anteil der Kohle zu einem Filter-Produkt verarbeitet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als organisches Material Zellulose-Material verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass Pflanzenfasern als Zellulose-Material verwendet werden.