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In
der Wissenschaft ist spätestens
seit den 1990er Jahren anerkannt, dass es eine statistisch signifikante
Klimaveränderung
gibt und dass eine der Ursachen der Anstieg der Konzentration an
Kohlenstoffdioxid, kurz CO2, in der Atmosphäre ist.
Dieser anfänglich
noch mit größeren Unsicherheiten
verbundene Verdacht hat sich im Laufe der Forschung und nach heftiger
Kontroverse um die globale Erwärmung immer
wieder erhärtet
und ist heute weitgehend wissenschaftlicher Konsens. Ohne eine Berücksichtigung
der Treibhausgase in der Atmosphäre
sind die beobachteten Temperaturdaten nach Meinung der überwiegenden
Mehrheit der Wissenschaftler nicht zu erklären. Die Folgen der globalen
Erwärmung
sollen durch Klimaschutz gemindert werden.
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Der
größte Teil
der von der Sonne zur Erde gelangenden Strahlung kann die Erdatmosphäre mehr
oder weniger ungehindert passieren. Ein großer Teil der von der Erde reflektierten
Strahlung, insbesondere der Anteil im infraroten Bereich des Spektrums,
wird dagegen durch das in der Atmosphäre befindliche CO2 absorbiert.
Die Folge hiervon ist eine Aufheizung der Atmosphäre. Diese
Eigenschaft macht Kohlenstoffdioxid zu einem so genannten Treibhausgas.
Nach Wasserdampf ist Kohlenstoffdioxid entsprechend seinem Mengenanteil
das wirksamste der Treibhausgase, wenngleich die spezifischen Wirksamkeiten
von Methan und Ozon höher sind.
Alle Treibhausgase zusammen erhöhen
die mittlere Temperatur auf der Erdoberfläche von ca. –18°C auf ca.
+15°C (natürlicher
Treibhauseffekt). Kohlenstoffdioxid hat einen Anteil von ca. 9%
bis 26% an diesem Gesamteffekt und ist somit in hohem Maß für das lebensfreundliche
Klima der Erde mit verantwortlich.
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Der
CO2-Anteil in der Erdatmosphäre war im Verlauf
der Erdgeschichte beträchtlichen
Schwankungen unterworfen, die ver schiedene biologische, chemische
und physikalische Ursachen haben. Seit wenigstens 650.000 Jahren
lag der Anteil jedoch immer unterhalb von 280 ppm. Die CO2-Konzentration in den letzten 10.000 Jahren
blieb relativ konstant bei 280 ppm. Die Bilanz des Kohlenstoffdioxidkreislaufes war
somit in dieser Zeit weitgehend ausgeglichen. Mit Beginn der Industrialisierung
im 19. Jahrhundert stieg der CO2-Anteil
in der Atmosphäre
auf bislang 381 ppm (in 2006) und steigt zurzeit weiter um durchschnittlich
1,5 bis 2 ppm pro Jahr.
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Die
anthropogenen, das heißt
die vom Menschen verursachten CO2-Emissionen,
werden durch die globale Entwaldung nur zu etwa 45% von den natürlichen
Kohlenstoffdioxidsenken, zum Beispiel durch das die Weltmeere besiedelnde
Phytoplankton, aufgenommen. Demzufolge akkumuliert sich das Kohlenstoffdioxid
in der Atmosphäre.
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Aufgrund
der globalen Erwärmung
und der vermuteten Zusammenhänge
mit der CO2-Konzentration in der Erdatmosphäre, deren
Ursache in der vom Menschen ausgelösten Emission von Treibhausgasen
liegt, wurden und werden Möglichkeiten gesucht,
das Anreichern von CO2 in der Erdatmosphäre zu verringern.
Eine Option wird unter dem Stichwort CO2-Sequestrierung
zusammengefasst. Dabei versteht man unter CO2-Sequestrierung
die Deponierung von Kohlenstoffdioxid, das beispielsweise in Kraftwerken
entstanden ist. Die Sequestrierung ist Teil des sogenannten CCS-Prozesses
(„Carbon
Dioxide Capture and Storage”)
zur CO2-armen Nutzung fossiler Rohstoffe
bei der Stromerzeugung. Hierbei soll CO2 aus
den Verbrennungsprodukten fossiler Energieträger abgetrennt und danach eingelagert
werden, um zu verhindern, dass es in die Erdatmosphäre gelangt.
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Als
Sequestrierung im eigentlichen Sinne bezeichnet man die Einlagerung
des CO2. Die Abtrennung aus den Verbrennungsprodukten
im Kraftwerksprozess kann mit unterschiedlichen Verfahren erfolgen,
zum Beispiel nach einer Kohlevergasung (CO2-reduziertes IGCC-Kraftwerk),
Verbrennung in Sauerstoffatmosphäre
oder CO2-Wäsche aus dem Rauch- oder Abgas
des Kraft werks. Als mögliche Speicher
für das
abgetrennte CO2 gelten zum einen geologische
Formationen wie Erdöllagerstätten, Erdgaslagerstätten, salzhaltige
Grundwasserleiter (so genannte „Aquifere”) oder Kohleflöze. Auch
eine Lagerung in der Tiefsee wird untersucht, ist aber aufgrund
der Ansäuerung
der Weltmeere nicht opportun.
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Die
bisherigen Forschungen oder Vorhaben beschäftigen sich in der Regel nur
mit der Speicherung von flüssigem
oder gasförmigen
CO2 oder in Form von Trockeneis. Daneben
gibt es aber auch die Möglichkeit,
das CO2 als Biomasse zu binden und als daraus
gewonnenen Kohlenstoff zu speichern oder anders weiter zu verarbeiten.
Beispielsweise kann mit Hilfe von Mikroalgen unter Zufuhr von CO2 aus Abgasen eines Kraftwerksprozesses Biomasse
zur energetischen Nutzung erzeugt werden.
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Eine
Möglichkeit
der Realisierung einer derartigen CO2-Sequestrierung besteht
in der Ausnutzung eines in der Natur ablaufenden Prozesses. Einzellige,
in den Weltmeeren vorkommende Organismen wie Algen oder Cyanobakterien
beziehungsweise Phytoplankton sind etwa für die Hälfte der globalen Kohlenstofffixierung
durch Photosynthese verantwortlich. Der größte Teil dieses fixierten Kohlenstoffs wird über die
marinen Nahrungsketten wieder in Form vom CO2 an
die Atmosphäre
zurückgegeben. Ein
kleiner Teil des biogenen Kohlenstoffs sinkt jedoch in tiefere Meeresschichten
und wird damit für lange
Zeit der Atmosphäre
entzogen. Letzterer Prozess hängt
in starkem Maße
vom im Meer verfügbaren
Eisen ab. Ein Teil der globalen Meere zeichnet sich jedoch durch
einen Mangel an verfügbarem
Eisen aus. Um den Prozess und damit die Kohlenstofffixierung zu
fördern,
wäre demnach
eine Düngung des
Meeres mit Eisen eine Option. Jedoch haben Studien ergeben, dass
durch die Zugabe von Eisen in diesen Regionen eine Algenblüte ausgelöst werden kann.
Durch eine Algendüngung
könnten
zum Teil gravierende Folgen für
die marinen Ökosysteme
entstehen, die heute noch nicht adäquat erforscht sind.
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Alternativ
ist es bekannt das bei der Verbrennung fossiler Energieträger frei
werdende CO2 in Biomasse in Form von Mikroorganismen
zu binden, die in Zusammenwirkung mit Sonnenenergie und weiteren
Nährstoffen
wie z. B. Phosphat oder Stickstoff durch direkte Photosynthese in
der Lage sind, CO2 in Biomasse zu fixieren.
Bei dieser Form der CO2-Sequestrierung werden
die Verbrennungsprodukte beziehungsweise das Rauchgas von fossilen
Energieträgern
nach entsprechender Reinigung (hauptsächlich von Schwefelverbindungen)
durch eine Lösung geleitet,
in der sich die Organismen befinden. Die Organismen können sich
in bestimmten Lebenszyklen exponentiell vermehren, was einen raschen
Aufbau von Biomasse zur Folge hat, der zum Teil deutlich über demjenigen
landwirtschaftlich angebauter Pflanzen wie beispielsweise Elefantengras,
Zuckerrohr oder Ölfrüchten liegt.
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Das
Züchten
der photosynthetisch aktiven Zellen beziehungsweise der Organismen
geschieht entweder in offenen Systemen, wie beispielsweise flachen
Teichen, oder in Bioreaktoren. Während
die offenen Systeme anfällig
für den
Eintrag von Verunreinigungen aus der Luft sind, die Zellkulturen
dauerhaft schädigen
beziehungsweise zerstören
können, sind
die Prozesse in Bioreaktoren leichter kontrollierbar. Sie haben
durch die Möglichkeit
einer vertikalen Bauweise potentiell einen geringern Flächenbedarf, benötigen allerdings
auch einen höheren
Investitionsaufwand. Die entscheidende Kenngröße für den Wirkungsgrad einer derartigen
Anlage ist die durch den Prozess bereitgestellte Biomasse pro Anlagenfläche und
Zeiteinheit.
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Da
das Wachstum von zellulären
Organismen wie bspw. Algen so genannten logarithmischen Wachstumsgesetzen
folgt, ist es für
möglichst
große Zellwachstumsraten
erstrebenswert, die Populationsdynamik in der so genannten log-Phase
einzustellen, das heißt
die Zellen vermehren sich exponentiell und aus dem Prozess entfernte
Zellen können möglichst
schnell wieder nachgebildet werden. Voraussetzung für den Erhalt
des exponentiellen Wachstums ist die ständige Entnahme von Zellen aus
dem Prozess und die ständige
Erneuerung der Lebensgrundlage der Zellen, das heißt die Erneuerung
der Nährstoffe
sowie des CO2. Um unproduktive Einschwingphasen
und Sättigungseffekte
von Zellen zu verhindern, sollte der Prozess möglichst kontinuierlich ablaufen.
Weiterhin sollte sich ein stabiles Gleichgewicht zwischen der nachwachsenden
Zellmenge und der entnommenen Zellmenge einstellen. Ein unkontrolliertes
Wachstum sollte auch deshalb verhindert werden, da dadurch ein Großteil des
Sonnenlichts in den oberflächennahen
Zellen absorbiert wird und nicht mehr in tiefere Schichten vordringen kann.
Eine Unterbrechung des Prozesses und ein erneutes Anfahren führen zwangsläufig zu
Produktionseinbußen.
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Entnahmeverfahren
sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise werden Suspensionen
mit Hilfe von Zentrifugen oder Dekantern getrennt. Diese weisen
jedoch in der Regel einen hohen Energiebedarf auf und erscheinen
zum Trennen von Zellen deshalb unwirtschaftlich. Ein weiteres gängiges Verfahren
sind Mikrofiltrationsmethoden. Kritisch bei diesen Verfahren im
Zusammenhang mit der Abtrennung von den in der Regel sehr kleinen
Zellen, die nur wenige 10 μm
Durchmesser aufweisen, ist jedoch ein Verstopfen der Filter gerade
im Zusammenhang mit Algen durch das so genannte Biofouling. Bei diesem
Prozess, der häufig
in Kontakt mit nicht keimfreiem Wasser abläuft, entsteht ein schleimiger Überzug,
der die verwendeten Mikrofilter sehr schnell zusetzt. Ein häufiger Filterwechsel
wirkt sich jedoch stark negativ auf die Wirtschaftlichkeit derartiger
Prozesse aus. Außerdem
müssen
Filter zur Gewinnung der Zellen aufwändig rückgespült werden.
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Neben
diesen physikalisch/mechanischen Methoden sind aus der Technik auch
chemische Methoden zur Entnahme bekannt. Beispielsweise bei so genannten
Flotationsmethoden werden Algen mittels eingeblasener Gase und Zugabe
von meist Schaum bildenden Flotationsmitteln gebunden, aufgeschwemmt
und mit dem Schaum abgeschöpft.
Außerdem
sind Flockungsverfahren bekannt, bei denen zum Beispiel durch Änderung
des ph-Wertes das Löslichkeitsprodukt
von Zuschlagsstoffen überschritten
wird. In die ausfallenden Flocken werden auch die in der Suspension befindlichen
Algen eingebaut, die dann als Sediment zusammen mit den Flocken entfernt
werden können.
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Nachteilig
bei den chemischen Entnahmeverfahren ist zum einen der Zusatz von
Chemikalien. So muss bei der Zumengung von Lauge anschließend eine
Neutralisation durchgeführt
werden, wenn man das alkalische Prozessmedium wieder in den Kreislauf
zurückführen möchte. Flotationsmittel
lassen sich oft nur schwierig entfernen und können zum Teil schädliche Auswirkungen
auf die Biologie des Algenwachstums haben. Weiterhin enthält die so
abgetrennte Biomasse immer noch Reststoffe des Zusatzes, der oft
nur schwer zu entfernen ist.
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein alternatives
Verfahren anzugeben, mit dem Kohlenstoffdioxid aus einem Rauch-
oder Abgasstrom eines Verbrennungsprozesses entnehmbar ist.
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Diese
Aufgabe wird durch die in dem unabhängigen Anspruch angegebene
Erfindung gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen,
zur Entnahme von CO2 aus Rauch- oder Abgasen
eines Verbrennungsprozesses zumindest einen Teil des Rauch- oder
Abgases mit Organismen, insbesondere mit zellularen Organismen,
in Kontakt zu bringen, wobei die Organismen zumindest einen Teil
des im Rauch- oder Abgas enthaltenen CO2 zum
Erzeugen von Biomasse verarbeiten. Hierbei werden den Organismen
und/oder der erzeugten Biomasse magnetische Partikel beigemischt.
Zumindest ein Teil der so erzeugten Biomasse wird schließlich in
einer magnetischen Separationsstufe abgeschieden.
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Vorteilhafterweise
wird in einer ersten Ausgestaltung das Rauch- oder Abgas in einem
ersten Behälter
mit den Organismen in Kontakt gebracht wird, wobei die Biomasse
erzeugt wird. Dem ersten Behälter
werden die magnetischen Partikel zugeführt, die sich mit der erzeugten
Biomasse verbinden. Mit der magnetischen Separationsstufe wird schließlich zumindest
ein Teil der erzeugten Biomasse abgeschieden.
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In
einer alternativen Ausgestaltung wird das Rauch- oder Abgas zunächst in
einem ersten Behälter
mit den Organismen in Kontakt gebracht. Zumindest ein Teil der im
ersten Behälter
erzeugten Biomasse wird dann einem weiteren Behälter zugeführt. Im weiteren Behälter werden
der Biomasse die magnetischen Partikel beigemischt. Schließlich wird
zumindest ein Teil der mit den magnetischen Partikeln vermischten
Biomasse der magnetischen Separationsstufe zugeführt und mit dieser abgeschieden.
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Das
Verfahren wird vorteilhafterweise derart ausgeführt, dass das Erzeugen der
Biomasse in einem mehrstufigen Prozess erfolgt.
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Ebenso
können
die zellularen Organismen vor der Entnahme der Biomasse durch Zugabe
von Zusatzstoffen in Form von Flocken ausgefällt werden, wobei die magnetischen
Partikel zumindest zum Teil in die Flocken eingebaut werden.
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Die
Menge der pro Zeiteinheit entnommenen Biomasse lässt sich vorteilhafterweise über die
Menge der zugegebenen magnetischen Partikel steuern.
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Im
ersten Behälter
wachsen zellulare Organismen nach. Bei der Entnahme der Biomasse
wird nur so viel Biomasse entnommen, dass sich ein stabiles Gleichgewicht
zwischen nachwachsender Zellmenge und entnommener Zellmenge einstellt.
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Vorteilhafterweise
erfolgt die Entnahme der Biomasse kontinuierlich.
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Die
von der magnetischen Separationsstufe abgeschiedene Biomasse wird
in einem Fermentationsprozessschritt zu Biogas verarbeitet. Vorteilhafterweise
werden einem beim Fermentationsprozessschritt zurück bleibenden
Rest der Biomasse in ei nem weiteren magnetischen Separationsschritt
magnetische Partikel entzogen.
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Der
von der magnetischen Separationsstufe abgeschiedenen Biomasse wird
in einem ersten Prozessschritt Wasser entzogen. Alternativ oder
zusätzlich
wird die von der magnetischen Separationsstufe abgeschiedene Biomasse
in einem zweiten Prozessschritt zur Gewinnung von pflanzlichen Ölen gepresst,
wobei Pressrückstände dem
Fermentationsprozessschritt zugeführt werden. Die entwässerte Biomasse
aus dem ersten Prozessschritt wird dem zweiten Prozessschritt oder
dem Fermentationsprozessschritt zugeführt.
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Eine
erfindungsgemäße Anordnung
zur Entnahme von CO2 aus Rauch- oder Abgasen
eines Verbrennungsprozesses weist eine Abgasleitung auf, über welche
die Rauch- oder Abgase einem Behälter zugeführt werden,
in dem sich Organismen, insbesondere zellulare Organismen, befinden.
Diese verarbeiten zumindest einen Teil des in den Rauch- oder Abgasen
befindlichen CO2 zu Biomasse. Zumindest ein
Teil der Organismen und/oder der erzeugten Biomasse ist mit magnetischen
Partikeln versehen. Weiterhin ist eine magnetische Separationsstufe
vorgesehen, mit deren Hilfe zumindest ein Teil der erzeugten Biomasse
abscheidbar ist.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der
Zeichnungen.
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Dabei
zeigt:
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1 ein
fossiles Kraftwerk mit nachgeschalteter CO2-Sequestrierung,
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2 eine Anlage sowie Prozessschritte zur Entnahme
von CO2 aus Rauch- oder Abgasen eines Verbrennungsprozesses.
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Die 1 zeigt
in einer Prinzipdarstellung ein Kraftwerk 1 mit einer Abgasleitung 20, über die Abgase
beziehungsweise Rauchgase, die bei der Verbrennung eines fossilen
Energieträgers
im Kraftwerk 1 entstehen, abgeleitet werden. Dabei enthalten die
Abgase des Verbrennungsprozesses im Kraftwerk 1 schädliches
Kohlenstoffdioxid, welches aus dem Abgasstrom entfernt werden soll.
Die Abgase gelangen über
die Abgasleitung 20 in einen Behälter 30, der ein Volumen
einschließt,
in dem sich zellulare Organismen 40 befinden. Die zellularen
Organismen sind beispielsweise photosynthetisch aktive Zellen wie
etwa Mikroalgen oder Bakterien, insbesondere Cyanobakterien. Die
zellularen Organismen 40 wandeln das im Abgasstrom des
Kraftwerks 1 vorhandene Kohlenstoffdioxid unter Zufuhr
von Nährstoffen wie
bspw. Phosphaten oder Stickstoff, die über eine Einlassöffnung 110 in
den Behälter 30 bzw.
in das Volumen gelangen, in Biomasse 10 um. Diese Biomasse 10 oder
zumindest ein Teil davon kann über
eine Entnahmeöffnung 50 des
Behälters 30 entnommen werden.
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Erfindungsgemäß sind den
zellularen Organismen 40 magnetische Partikel 60 zugegeben,
die insbesondere aus Magnetit bestehen. Die zellularen Organismen 40 sind über ihren
Metabolismus in der Lage, neben dem Kohlenstoffdioxid aus dem Abgasstrom
und neben den Nährstoffen
auch die magnetischen Partikel 60 aufzunehmen und ihre
Zellstruktur einzubauen, bzw. sich an den magnetischen Partikeln
anzulagern. Um diesen Schritt zu erleichtern setzt man in dieser
Ausgestaltungsform funktionalisierte magnetische Partikel 60 ein,
die zum Beispiel mit einer Eiweiß oder Zuckerschicht umhüllt sind,
um die biologische Aktivität
zu erhöhen.
Auf diese Weise erhalten die zellularen Organismen 40,
die das Magnetit 60 aufgenommen bzw. sich an diesem angelagert
haben, ihrerseits ein magnetisches Moment und können nachfolgend über eine
magnetische Separationsstufe 120 entnommen werden. Als
magnetische Separationsstufe 120 kann bspw. ein magnetischer Trommelseparator
oder auch andere Magnetabscheider verwendet werden. Bei dieser Entnahme werden
die restlichen, magnetitfreien zellularen Organismen 40 nicht
beeinflusst. Diese stehen daher für die photosynthetische Umwandlung
von CO2 in Biomasse weiterhin zur Verfügung. Über die
Menge der zugegebenen magnetischen Partikel 60 kann somit
die Entnahmerate von zellularen Organismen 40 beziehungsweise
von Biomasse gesteuert werden.
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Die
zellularen Organismen im Behälter 30 wachsen
bei Zugabe von Nährstoffen
ständig
nach. Unter Berücksichtigung
des Nachwachsens wird die Entnahme der Biomasse 10 derart
gesteuert bzw. geregelt, dass nur so viel Biomasse 10 entnommen wird,
dass sich ein stabiles Gleichgewicht zwischen nachwachsender Zellmenge
und entnommener Zellenenge einstellt. Hierzu ist eine Steuer- und
Regeleinrichtung 130 vorgesehen, die die magnetische Separationsstufe 120 steuert
bzw. regelt. Die Entnahme der Biomasse 10 erfolgt idealerweise
kontinuierlich.
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Die über die
beschriebene magnetische Separation entnommene Biomasse 10 wird
anschließend
in einer entsprechend der gewünschten
Verwendung der Biomasse 10 ausgebildeten Einrichtung 70 weiter
verarbeitet. Beispielsweise kann in der Einrichtung 70 eine
Umwandlung von Biomasse in einem Primärenergieträger wie beispielsweise Biogas, Bioethanol
oder Biodiesel erfolgen. Je nach Ölgehalt der eingesetzten zellularen
Organismen 40 kann die Biomasse 10 zur Gewinnung
von pflanzlichen ölen
in der Einrichtung 70 direkt gepresst werden. Die Pressrückstände, die
eventuell noch einen hohen Anteil an magnetischen Partikeln 60 besitzen,
können über eine
Leitung 80 direkt in den Behälter 30 zurückgeführt werden,
um den Verlust an entnommenen magnetischen Partikeln 60 auszugleichen.
Das abgepresste Öl
kann über
eine Entnahmeöffnung 90 der Einrichtung 70 entnommen
und einem weiteren magnetischen Separator 100 zugeleitet
werden, um auch die im Öl
enthaltenen Magnetitrückstände zurückzugewinnen.
Auch diese können über die
Leitung 80 dem Behälter 30 wieder
zugeführt
werden.
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Wird
die dem Behälter 30 an
der Entnahmeöffnung 50 entnommene
Biomasse 10 anderweitig verarbeitet, zum Beispiel zu Methanol
vergoren oder zu Methan fermentiert, kommen dabei in der Regel wässrige Suspensionen
zum Einsatz. Aus diesen können ebenfalls
an geeigneter Stelle die magnetischen Partikel zurückgewonnen
und dem ursprünglichen
Sequestrierungsprozess im Behälter 30 wieder zugeführt werden.
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In
einer alternativen Ausführungsform
findet im Behälter 30 zur
Entfernung der zellulären
Biomasse 10 ein Flukkulationsprozess statt, wobei in die
dabei entstehenden Flocken magnetische Partikel, bspw. Magnetitpartikel,
eingebaut werden. Die gebildeten Flocken werden wie bereits oben
beschrieben, über
ein magnetisches Separationsverfahren aus dem Prozessstrom entfernt.
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Bei
dieser Methode zur Entnahme der Biomasse unter Ausnutzung des Flukkulationsprozesses
werden die zellularen Organismen in einem zwischengeschalteten Prozess
durch Zugabe von Zusatzstoffen unter dem Beisein von magnetischen Partikeln 60 in
Form von Flocken ausgefällt.
Die vorhandenen magnetischen Partikel 60 werden dabei zumindest
zum Teil in die ausfallenden Flocken eingebaut, so dass letztere über den
magnetischen Separationsprozess entnehmbar sind.
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In
den 2A und 2B ist
eine alternative Ausführungsform
einer Anlage zur CO2-Sequestrierung nebst
einem Ablaufdiagramm dargestellt. Wie in der 2A zu
erkennen ist, wird über
eine Abgasleitung 20 eines Kraftwerks 1 zumindest
ein Teil des Abgases des Kraftwerks 1 entnommen. Das entnommene
Abgas gelangt in einen Behälter 30 und
wird dort in einem mehrstufigen Prozess durch Volumina 32–36 geleitet,
in denen sich zellulare Organismen 40 befinden. Dem Behälter 30 werden über einen Eingang 31 neben
den Abgasen auch Nährstoffe
N sowie Wasser und evtl., wie weiter unten beschrieben wird, Biomasse
zugeführt.
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Die
zellularen Organismen 40 wandeln wie oben beschrieben das
im Abgasstrom vorhandene Kohlenstoffdioxid in Biomasse 10 um. Dem
letzten Volumen 36 in der Reihe wird schließlich die
erzeugte Biomasse entnommen.
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Im
Unterschied zur Ausführungsform
der 1 ist hier ein weiterer Behälter 140 vorgesehen, in
dem der Biomasse magnetische Partikel 60 zugeführt werden.
Dies geschah in der 1 bereits im Behälter 30.
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Die
dem Volumen 36 entnommene Biomasse 10 wird über eine
Entnahmeöffnung 50 des
Behälters
30 dem weiteren Behälter 140 zugeführt. Zur
Beförderung
der Biomasse 10 dient eine Pumpe 150. Die magnetischen
Partikel 60 werden dem Behälter 140 zugeführt und
mit Hilfe einer Rührvorrichtung 170 mit
der Biomasse 10 vermischt, so dass wie ebenfalls oben beschrieben
erreicht wird, dass die Biomasse 10 bzw. die zellularen
Organismen 40 die magnetischen Partikel 60 aufnehmen
bzw. sich an den magnetischen Partikeln 60 anlagern. Auf
diese Weise erhalten die zellularen Organismen 40 (und damit
die Biomasse 10), die das Magnetit 60 aufgenommen
bzw. sich an diesem angelagert haben, ihrerseits ein magnetisches
Moment.
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Im
Anschluss an den weiteren Behälter 140 ist
eine magnetische Separationsstufe 120 vorgesehen. Diese
kann bspw. als magnetischer Trommelseparator ausgebildet sein. Die
mit einem magnetischen Moment versehene Biomasse 10 wird
vom Trommelseparator 120 abgeschieden und über einen Ausgang 121 des
Separators 120 abgeführt.
Die weitere Verarbeitung der hier abgeführten Biomasse 10 wird
im Zusammenhang mit der 2B beschrieben. Nicht
vom Separator 120 abgeschiedene Biomasse wird über eine
entsprechende Leitung und mit Hilfe der Pumpe 150 wieder
dem weiteren Behälter 140 und/oder
mit Hilfe der Pumpe 190 dem Behälter 30 zugeführt.
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In
der 2B ist in einem Ablaufdiagramm die weitere Verarbeitung
der abgeschiedenen Biomasse 10 dargestellt. Zur Verarbeitung
sind zwei Zweige 210, 220 vorgesehen: Im Zweig 210 wird
der abgeschiedenen Biomasse 10 zunächst in einem ersten Prozessschritt 211 Wasser 11 entzogen.
In einem zweiten Schritt 212 wird die entwässerte Biomasse 10 bspw.
zur Gewinnung von pflanzlichen Ölen
gepresst, wobei das gewonnene Öl 12 abgeführt wird.
Die Pressrückstände, die
eventuell noch einen hohen Anteil an magnetischen Partikeln 60 besitzen,
werden in einem dritten Prozessschritt 213, der einen Fermentationsprozess
umfasst, zu Biogas 13 verarbeitet, welches ebenfalls abgeführt wird.
Den hierbei zurück
bleibenden Resten der Biomasse 10 werden in einem vierten
Prozessschritt 214 bzw. einem weiteren magnetischen Separationsschritt 214 in
einem weiteren magnetischen Separator die enthaltenen magnetischen
Partikel 60 entzogen und bspw. wieder dem weiteren Behälter 140 zugeführt. Zurück bleiben
nunmehr lediglich Wasser 14 sowie organische Rückstände 15.
Alternativ kann die im ersten Prozessschritt 211 entwässerte Biomasse
unter Umgehung des zweiten Prozessschrittes 212 auch direkt
dem vierten Prozessschritt 214 zugeführt werden.
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Im
Zweig 220 wird die im Trommelseparator 120 abgeschiedenen
Biomasse 10 in einem ersten Prozessschritt 221 einem
Fermentationsprozess zugeführt,
in dem Biogas 13 erzeugt wird. Wie im Zweig 210 werden
den hierbei zurück
bleibenden Resten der Biomasse 10 in einem zweiten Prozessschritt 222 bzw.
einem weiteren magnetischen Separationsschritt 222 in einem
weiteren magnetischen Separator die enthaltenen magnetischen Partikel 60 entzogen
und bspw. wieder dem weiteren Behälter 140 zugeführt. Zurück bleiben
auch hier Wasser 14 sowie organische Rückstände 15.