DE102011012446A1

DE102011012446A1 - Verfahren und Einrichtung zur chronologischen Behandlung von Biomasse zu Biogas mit abschließender Kompostierung

Info

Publication number: DE102011012446A1
Application number: DE201110012446
Authority: DE
Inventors: Hermann Josef Wilhelm
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-02-25
Filing date: 2011-02-25
Publication date: 2012-08-30

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Einrichtung zur chronologischen Behandlung von Biomasse zu Biogas mit abschließender Kompostherstellung, gemäß Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 10. Um hierbei zu erreichen, dass die Biomasse so kombiniert genutzt wird, dass weder CO2 noch Methan ungewollt/ungenutzt entweicht, ist erfindungsgemäß erkleinerte Pflanzenmasse zunächst in einem anaeroben Prozess in einem geschlossenen Behältnis in Trockenfermentation fermentiert wird, indem mittels CO2-Zufuhr die Luft bzw der Luftsauerstoff aus dem Behältnis verdrängt, und später methanhaltiges Biogas abgezogen wird, und dass nachfolgend der anaerobe Prozess auf einen aeroben Prozess umgesteuert wird, indem Luft in das Behältnis eingeblasen und CO2 ausgeblasen wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Einrichtung zur chronologischen Behandlung von Biomasse zu Biogas mit abschließender Kompostherstellung, gemäß Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 10.
Die großtechnische Herstellung von qualitativ hochwertigem Kompost ist mit bekannten Verfahren aufwändig. Dabei spielt auch die Verweilzeit der Biomasse zur Kompostierung eine wesentliche Rolle. So ist ein Problem bei der Kompostierung oft die große Hitzeentwicklung.
Ein weiterer Aspekt ist, dass die Kompostherstellung große Mengen CO₂ freisetzt. Diese stammen zwar aus Biomasse, also aus regenerativem Rohstoff, der beim Nachwachsen wieder CO₂ bindet. Dennoch wird CO₂ ungenutzt freigesetzt.
Aus der WO 2010043323 ist bekannt, dass große CO₂-Mengen von aquatischen Pflanzen, im wesentlichen von Lemnacea aufgenommen und eine bedeutsame Steigerung der Biomasse liefern. So wird in den genannten bekannten Biomasseerzeugungsreaktoren CO₂ zu einem wichtigen Rohstoff.
Ein weiterer Aspekt ist, dass bei der Kompostierung von Biomasse auch Methan entsteht oder entstehen kann.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Einrichtung der gattungsgemäßen Art zu verbessern, indem die Biomasse so kombiniert genutzt wird, dass weder CO₂ noch Methan ungewollt/ungenutzt entweicht.
Die gestellte Aufgabe ist bei einem Verfahren der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Verfahrensansprüchen angegeben.
Im Hinblick auf eine Einrichtung der gattungsgemäßen Art ist die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 10 gelöst.
Weitere diesbezügliche Ausgestaltungen sind in den übrigen abhängigen Ansprüchen angegeben.
Kern der verfahrensgemäßen Erfindung ist, dass in einem ersten Schritt ggfs zerkleinerte Pflanzenmasse zunächst in einem anaeroben Prozess in einem geschlossenen Behältnis in Trockenfermentation fermentiert wird, indem mittels CO₂-Zufuhr die Luft bzw der Luftsauerstoff aus dem Behältnis verdrängt, und später methanhaltiges Biogas abgezogen wird, und dass nachfolgend der anaerobe Prozess auf einen aeroben Prozess umgesteuert wird, indem Luft in das Behältnis eingeblasen und CO₂ ausgeblasen wird. Wichtig ist hierbei, dass vor der Kompostierung die Biomasse zunächst in einem Trockenfermentierungsprozess anaerob, d. h. unter Luftanschluss fermentiert wird. Dabei wird die Biomasse in das geschlossene Behältnis eingebracht und die Luft durch Einbringen von CO₂ verdrängt. Dann beginnt die anaerobe Fermentation. Hierzu können bspw Bakterienimpfungen aus vorangegangenen Biogaserzeugungsprozessen auch beschleunigend zugeführt werden. So entgast die Biomasse zunächst das Biogas, im wesentlichen bestehend aus Methan und CO₂. Bei dieser Trockenfermentation ist der Gasertrag kleiner als bei der Nassfermentation, dafür entstehen aber zwei erfindungsgemäße Vorteile. Die Biomasse wird in zwei Produkte überführt, nämlich BIOGAS UND Kompost. Zusätzlich wird beim Kompostprozess nunmehr kein CO₂ freigesetzt, sondern in einen internen Prozess recycliziert.
Bei Kompostierung und Trockenfermentation unterscheiden sich auch die Bakterienstämme voneinander. So läuft die Trockfermentation eher mesophil ab, nämlich bei 30 bis 35°C, während die Verrotung zu Kompost eher thermophil arbeitet bei ca 50 bis 60°C.
Über das weiter unten noch beschriebene Tropfsystem lassen sich in dem Behältnis oder besser gesagt dem Prozessbehältnis bei der Umsteuerung auch unterschiedliche Bakterienstämme einbringen, und schon auch dadurch zwischen aktiven mesophilen und aktiven thermophilen Bakterien hin und her schalten.
In vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass bei Beschickung des Behältnisses mit der Biomasse diese bereits in einer Mehrzahl von Schichten oder Etagen angelegt wird, und zwischen den Schichten oder Etagen bereits mediendurchströmte Rohre oder Schläuche zur Temperaturführung und/oder Befeuchtung der Biomasse zumindest im Kompostierprozess abgelegt sind. Auf diese Weise werden zwei Effekte erzeugt. Zum einen kann so die Umschaltung zwischen anearobem und aerobem Prozess, also zwischen Biogaserzeugung und Kompostierung noch effizienter umgeschaltet werden. Zum anderen kann somit eine Überhitzung des Prozesses vermieden und zugleich die entstehende niederkalorische Abwärme zur Einspeisung in geschlossene Biomassererzeugungsreaktoren genutzt werden, indem hierdurch die Biomasseproduktion erheblich gesteigert wird. Dies gilt insbesondere für im Stand der Technik eingangs beschriebene besondere, nämliche aquatische Biomasse, bspw aus Lemnacea, Eichhornia, etc. Die niederkalorische Abwärme ist somit, wie in bekannten Prozessen nicht verloren, sondern sie wird energetisch von aquatischen Pflanzen genutzt.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass im aneroben Biogasprozess ablaufendes Sickerwasser aufgefangen und oben wieder über die Biomasse gegeben wird. So findet eine effektive Rückimpfung und Belebung des Prozesses statt.
In vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass im aeroben Kompostierprozess die entstehende Wärme mittels des durch die Rohre durchgeleiteten Mediums zur Vermeidung von Überhitzung und zum Erhalt einer konstanten, die bakteriologische Aktivität optimierenden Wärme kontinuierlich abgezogen wird, und/oder dem Trockenfermentationsprozess einer zweiten Einrichtung zum beschleunigten Start zugeführt wird, et vice versa.
Ebenso ist darauf zu achten, dass in der Biomasse ein ausgewogenes Verhältnis von Kohlenstoff zu Stickstoff vorliegt. Mit einer solchen Einstellung sind im Kompost Temperaturen bis 80°C erreichbar. Die Überhitzung zu verhindern hat somit den weiteren Effekt wertvolle nutzbare Wärme aus dem Prozess entziehen und verwerten zu können, und gleichzeitig eine Überhitzung oder gar eine Selbstentzündung zu vermeiden.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass die abgezogene niederkalorische Wärme, sowie das im Kompostierprozess direkt entstehende CO₂, und/oder dass im Biogasprozess bei Aufmethanisierung entstehende CO₂ einem Biomasseerzeugungsreaktor zugeführt wird, in dem aquatische Pflanzen auf gestapelten aquatischen Kulturflächen kultiviert und vermehrt werden.
Weiterhin ist ausgestaltet, dass die so erzeugten aquatischen Pflanzenmengen zumindest zum Teil in den Trockenfermentierungs- und/oder Kompost-Prozess zur Beschleunigung des Fermetierungs- bzw Verrotungsprozess zugeführt werden.
In vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass am Abschluss des aeroben Kompostierprozesses der Kompost durch Beregnung mit Abwasser, oder Brauchwasser oder Prozesswasser gewaschen, und die Festpartikel herausgefiltert werden, und dass Ablaufwasser nebst transportierter Wärme selbst wieder den aquatischen Kulturen im besagten Biomasseerzeugungsreaktor als Nährstofflösung zurückgeführt wird.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Biomasse zusätzlich verottbares organisches Substratmaterial wie Tierhaare, Karton, Rindenmulch, Klärschlämme und/oder Fermentationsrückstände aus der Nassfermentation von Biogasanlagen und/oder Schlempe aus Bioethanolherstellung zugeführt wird. Dies begünstigt die besagten Prozesse erheblich.
Ein letzte verfahrensgemäße Ausgestaltung liegt darin, dass vor Einbringen der Biomasse in das besagte Behältnis unten eine Absorptionsbettung zum Auffangen der ersten, ggfs toxischen Sickersäfte eingelegt wird.
Im Hinblick auf eine Einrichtung besteht der Kern der Erfindung darin, dass ein geschlossenes Behältnis vorgesehen ist, in welchem in einem ersten Schritt ggfs zerkleinerte Pflanzenmasse zunächst in einem anaeroben Prozess in Trockenfermentation fermentierbar ist, und dass das Behältnis mit schalt- oder steuerbaren Mitteln zur wahlweisen umschaltbaren Zufuhr von CO₂ oder Luft versehen ist. So ist das Verfahren einfach und effizient umsetzbar, mit allen oben genannten Vorteilen.
Hierzu ist weiter ausgestaltet, dass das Behältnis mit einem schaltbaren Abzug zum Abziehen von Biogas ausgestattet ist. Auf diese Weise entweicht dem Prozess kein Methan, und auch der kombinierte Prozess ist CO₂-neutral.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass in der Schicht- oder Etagenanordnung der Biomasse zwischen den Schichten oder Etagen Rohre oder Schläuche angeordnet sind, welche mediendurchströmt sind, und Mittel zur Steuerung der Mediendurchflüsse aufweisen. So kann die Temperaturführung so exakt erfolgen, dass nutzbare Wärme kontinuierlich abgezogen werden kann, ohne den jeweiligen Prozess dabei zu stören.
Weiterhin ist vorteilhaft ausgestaltet, dass innerhalb der eingebrachten Biomasse Sonden zur Messung der Temperatur, und/oder der Feuchte, und/oder des PH-Wertes, und/oder der Leitfähigkeit vorgesehen sind, die mit einer Steuerung verbunden sind, in welcher die Stellwerte für die Umsteuerung von CO₂-Zufuhr zu Luftzufuhr und/oder die Ansteuerung der Mittel zur Steuerung der Mediendurchflüsse berechnet und generiert werden.
Weiterhin ist vorteilhaft, dass die Biomasse auf mehrere Etagen oder auf übereinander gestapelten Förderbändern in das geschlossene Behältnis einbringbar ist, und die Förderbänder oder Etagen mittels einer Schrittsteuerung während des Fermentierprozesses von einer Startposition zu einer Endposition quasikontinuierlich bewegbar sind.
In letzter vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass die besagte Einrichtung mit lichtundurchlässiger Folie abgedeckt ist und in einem geschlossenen Biomasseerzeugungsreaktor, welcher mit lichtdurchlässiger Einhausung versehen ist, integriert angeordnet ist. Sowohl der Fermentationsprozess, als auch der Kompostierprozess sind somit völlig vom Licht abgeschottet, während der Biomasseerzeugungsreaktor, in welchem das besagte Fermentations- und Kompostierbehältnis angeordnet ist, natürlich optimal lichtdurchlässig eingehaust und im übrigen gasdicht ist.
Ein Ausgestaltungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend näher erläutert.
Es zeigt:
1: gestapelte Anordnung von kombiniertem Biogas/Kompost-Substrat
2: Steuerung der Einrichtung nach 1
3: Variante mit gesteuerten Förderbändern in Etagenbauform
4: kombinierter Betrieb mindestens zweier Einrichtungen
1 zeigt die erfindungsgemäß gestapelte Anordnung von Pflanzensubstratlagen 2. Hierbei ergeben sich drei Pflanzensubstrat lagen in diesem Ausführungsbeispiel direkt übereinander geschichtet. Dies wiederum ist innerhalb eines geschlossenen Behältnisses angeordnet. Dies kann in Form eines festbehausten Behältnisses ausgeführt sein, oder unter Verwendung einer gasdichten Folie, oder eines Folienblockes, ähnlich wie Gewächshauser. Dabei ist die besagte Folie aber lichtdicht ausgeführt, weil sowohl die Trockenfermentation als auch die Kompostierung im Dunkeln erfolgt. Zwischen den einzelnen Schichten 2 sind Rohre oder Schläuche 3 verlegt, die mit einem flüssigen Medium, bspw mit Wasser durchströmt werden. Auf diese Weise kann dem Substrat die bei der Fermentation oder Kompostierung anfallende Wärme entzogen werden. Dabei ist darauf zu achten, dass kontinuierlich Wärme entzogen wird, jedoch so, dass der jeweilige biologische Prozess nicht zum Stillstand kommt. Hierzu werden, wie weiter unten noch dargestellt die Temperaturen im Substrat selbst gemessen, und ebenso wird die Durchlaufmenge über ein steuerbares Ventil 4 dementsprechend temperaturgeführt geregelt. Im unteren Teil der Einrichtung ist ein Sickerwasserauffang 20 platziert, so dass ggfs anfänglich anfallendes Sickerwasser, welches toxisch sein kann aufgefangen wird.
Dieser Sickerwasserauffang 20 kann mit einer Pumpe bepumpt werden, so dass nur das anfängliche toxische Sickerwasser entsorgt werden kann. Das weitere anfallende Sickerwasser hingegen ist bereits bakteriologisch besiedelt und fördert den jeweilgen Prozess, so dass dieses dann von unten nach oben wieder überpumpt werden kann.
Wie eingangs bereits beschrieben, wird die Biomasse 2 zweistufig ausgeschöpft. In einem ersten Schritt wird zunächst eine anaerobe Fermentation derselben angestrebt um zunächst das Methan aus der Biomasse zu bilden, und als Biogas abzuziehen. Dabei wird die Methode der Trockenfermentation verwendet. Die Biomasse kommt also mit einer ausreichenden Restfeuchte in das geschlossene, d. h. gastechnisch abschließbare Behältnis 1. Um die Trockenfermentation als anaeroben Prozess anzuschieben wird nach Einfüllen des Planzensubstrates zunächst die Luft durch den Luftauslass 12 ausgetrieben, indem CO₂, in den CO₂-Einlass 11 eingeleitet wird. Da Luft leichter ist als CO₂, befindet sich der CO₂-Einlass 11 unten, während sich der Luftauslass 12 oben befindet. Dieser Vorgang wird solange durchgeführt, bis die Luft verdrängt ist. Die anearobe Fermentation kann dann gestartet werden. Dieser Start kann beschleunigt werden, indem Impfstoffe in das Substrat 2 eingebracht werden. Ebenso kann mit leicht vorgewärmten Wasser zumindest zum Anschub die Fermentation so beschleunigt gestartet werden.
Das entstehende Biogas kann, weil Methan leichter als CO₂ ist, oben abgezogen werden. Die eingangs genannte CO₂-Menge zur Luftverdrängung kann im Einsatz geschlossener Nutzungs- und Stoffkreisläufe auch aus dem Aufmethanisierungsprozess von Biogas oder aus Prozessabgas unter anderem bei der Kompostierung stammen und rückgeführt werden.
Wichtig ist hierbei, dass zum einen die Biomassen geschichtet sind, und direkt im Inneren die Biomasseansammlung mit mediengespeisten Rohren temperaturgeführt bzw überschüssige Abwärme abführend angelegt sind. Diese überschüssige niederkalorische Abwärme kann dabei als Eingangswärme für einen aquatischen Biomasseerzeugungsreaktor dienen.
Sodann kann das Verfahren mit „derselben” Biomasse dann umgesteuert werden, indem dann über den Lufteinlass 10 das CO₂ nach unten zum CO₂-Auslass herausgetrieben wird. Das herausgetriebene CO₂ kann dann bspw auch dem besagten, hier nicht weiter dargestellten aquatischen Biomasseerzeugungsreaktor zugeführt werden, weil dort das CO₂ extrem wuchsfördernd auf die aquatischen Pflanzen wirkt und das CO₂ so wieder in Biomasse gebunden wird.
Der weitere Verfahrenslauf ist dann die Kompostierung. Zu einer guten Kompostierung wird ein ausgewogenes Verhältnis von Kohlenstoff zu Stickstoff in der Biomasse vorausgesetzt. Ist dies so, dann können Kompostiertemperaturen im Inneren der geschichteten Biomasse bis zu 80°C erreicht werden. Diese ist dann über die mediendurchströmten Rohre 3 herauszuziehen und zu nutzen. Diese niederkalorische Abwärme wird bspw ebenfalls in den oben bereits erwähnten aquatischen Biomasseerzeugungsreaktor eingeführt und energetisch in Biomasse bzw entsprechende Biomassezuwachssteigerung umgesetzt.
Am Ende der Kompostierphase wird der fertige Kompost dann ausgetragen. Dieser kann bspw dann zum Austragen von Kunststoffresten, Metallen oder Glasscherben gewaschen werden. Auch dabei wird wieder niederkalorische Wärme ausgetragen.
Ferner ist anzumerken, dass auch weitere Schläuche vorgesehen sein können, die als Tropfschläuche das Substrat während der Prozesse befeuchten können.
Über die Tropfschläuche können auch verschiedene vorkonditionierte Bakterienimpfungen vorgenommen werden, um die Umschaltung von Trockenfermentation zu Kompostierung vornehmen zu können.
Um nach Befüllen des Behältnisses die Fermentation beschleunigt in Gang zu bringen, kann eine weitere Kompostvorstufe zur regenerativen Wärmeerzeugung vorgeschaltet sein, in der Art, dass die Hitzeentwicklung in der bereits laufenden Kompostierstufe einer anderen Einrichtung, Wärme ebenso durch Durchleiten eines Mediums durch Rohre abzieht um damit die Fermentationstufe der zweiten Einrichtung thermisch anzuschieben, und den Prozess dort deutlich schneller ablaufen zu lassen.
So können also mindestens zwei gleichartige Einrichtungen dieser Art nebeneinander platziert sein, die im Zeitversatz betrieben werden. So ist immer jeweils eine der Einrichtungen in der Phase der hitzeentwickelnden Kompostierung, und kann mit der entzogenen Wärme des Kompostprozesses dieser Einrichtung die Fermentationsstufe der zweiten Einrichtung thermisch beschleunigt starten.
Eine weitere Möglichkeit zur Nutzung von Startwärme ist die Nutzung von Prozessabwärme aus Bioethanolprozessen, aus chemischen Prozessen, oder anderen Prozessen, die niederkalorische Wärme zur Verfügung stellen.
2 zeigt die Einrichtung nach 2 mit zusätzlichen Steuerelementen. So sind Sensoren 31 bis 39 so angeordnet, dass sie innerhalb des Biomassesubstrates die Temperatur, die Feuchte, die Leitfähigkeit, Sauerstoff, Schwefel, CO₂, N₂, Ammonium/Ammonik und ggfs die Salinität sowie den PH-Wert messen können. Die Sensoren können dabei signaltechnisch direkt mit der Steuerung 30 verbunden sein, oder alternativ über eine Daten-Busleitung 60. Letzteres ist erheblich einfacher und lässt außerdem auch eine Fernsteuerung/Fernwartung/Fernkontrolle der Einrichtung auf einfache Weise zu.
Die Sensorwerte können bei dem Betrieb in-situ, also während des Prozessablaufes gemessen werden, so dass Gashaushalt und Temperatur optimal gesteuert werden können. Diese Werte werden in einer Steuerung 30 berücksichtigt. Innerhalb dieser Steuerung 30 werden dann Stellwerte zur Ansteuerung von Ventilen und Pumpen, und anderen Elementen vorgenommen. Diese sind, das Zusteuerventil für Medienmenge/Durchfluss, womit die Wärmeentnahme und der Wärmehaushalt der Biomasse geregelt wird, der Auslass für temperiertes Medium, die Luftzufuhr zum Behältnis, die CO₂-Zufuhr zum Behältnis, sowie der Luft- und der CO₂-Ablass und der Biogasabzug.
Darüber hinaus können Ausgasungsrohre 50 so verlegt sein, dass diese in die Substratschichtungen hineinragen und auch aus dem inneren dieser Substratschichtungen dann das austretende Methan und CO₂ besser austreten kann.
Am Gasauslass 14 kann das austretende Biogas, sowie ebenfalls austretende übrige Gase durch ein Wassergefäß geleitet werden werden, ggfs unter Druck von 1 bis 4 Bar. Dabei lösen sich schwefelige Verbindungen ab, sowie auch CO₂ zu Kohlensäure in Wasser. Übrig bleibt auf diese Weise ein zumindest vorgereinigtes, schon zumindest leicht aufmethanisiertes Biogas. Das Wasser zur Vorreinigung und Decarbonisierung des Biogases kann wiederum als Dünge- und Wertstoff in den bereits erwähnten Biomasseerzeugungsgreaktor zur Produktion von aquatischen Pflanzen recycliziert werden.
3 zeigt eine alternative Ausführung, bei welcher die Biomasse auch in Etagen verteilt angelegt ist, aber jede Etage aus einer Fördereinrichtung/Förderband 41 gebildet wird, die die Biomasse bzw den am Ende fertigen Kompost über die Bodenöffnung 40 über eine Klappe heraustransportiert. Dazwischen sind wieder die Rohre zur Wärmesteuerung angeordnet. Ansonsten arbeitet das System genauso wie oben bereits ausgeführt.
So ergibt sich ein einfacher zweistufiger Prozess zur kombinierten Herstellung von Biogas und Kompost.
Dabei wird durch das geschlossene Behältnis 1 ein unkontrolliertes Entweichen von CO₂ und Methan vollständig unterbunden. Damit wird die Kompostherstellung nicht nur deutlich umweltschonender, sondern das Verfahren auch wesentlich wirtschaftlicher.
4 zeigt die zumindest thermische Kopplung zweier gleicher Einrichtungen 1 bzw 1a und 1b, die jedoch in einem Zeitversatz zueinander gefahren werden. Wenn die Einrichtung 1a in der Startphase der Trockenfermentationsphase, also der Biogas erzeugenden Phase ist, hat die zweite Einrichtung 1b bereits die Trockenfermentationsphase durchlaufen und ist in der Kompostierphase.
Da die Kompostierphase die großen Wärmemengen oder die Wärmemengen bei höherer Temperatur erzeugt, wird dort die Wärme aus dem Substrat in der beschriebenen Weise abgezogen und dem Substrat der ersten Einrichtung 1a zugeführt, um die Trockenfermentation beschleunigt in Gang zu bringen, et vice versa. So könnte sogar ein geschlossener Medienkreislauf zwischen beiden erstellt werden.
Bezugszeichenliste

1: geschlossenes Behältnis
1a: erstes Behältnis
1b: zweites Behältnis
2: Substat in mehreren Lagen oder Etagen
3: Rohre oder Schläuche zur Wärmeentnahme
4: Zusteuerventil für Medienmenge/Durchfluss
5: Auslass temperiertes Medium
10: Luftzufuhr
11: CO₂-Zufuhr
12: Luft-Auslass
13: CO₂-Auslass
14: Biogasabzug
20: Sickerwasserauffang und Umwälzung
30: Steuerung
31: Temperatursensor
32: PH-Wert-Sensor
33: Feuchtesensor
34: Leitfähigkeitssensor
35: Sauerstoffsensor
36: CO₂-Sensor
37: Stickstoffsensor
38: Schwefelsensor
39: Ammonium- und Ammoniaksensor
40: Austrag von Kompost
41: Förderbänder
50: Ausgasungsrohre
60: Datenleitung, Datenbusleitung
70: Wärmeübertragung/Wärmekopplung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2010043323 [0004]

Claims

Verfahren zur chronologischen Behandlung von Biomasse zu Biogas mit abschließender Kompostherstellung, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt ggfs zerkleinerte Pflanzenmasse zunächst in einem anaeroben Prozess in einem geschlossenen Behältnis in Trockenfermentation fermentiert wird, indem mittels CO₂-Zufuhr die Luft bzw der Luftsauerstoff aus dem Behältnis verdrängt, und später methanhaltiges Biogas abgezogen wird, und dass nachfolgend der anaerobe Prozess auf einen aeroben Prozess umgesteuert wird, indem Luft in das Behältnis eingeblasen und CO₂ ausgeblasen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Beschickung des Behältnisses mit der Biomasse diese bereits in einer Mehrzahl von Schichten oder Etagen angelegt wird, und zwischen den Schichten oder Etagen bereits mediendurchströmte Rohre oder Schläuche zur Temperaturführung und/oder Befeuchtung der Biomasse zumindest im Kompostierprozess abgelegt sind.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im anaeroben Biogasprozess ablaufendes Sickerwasser aufgefangen und oben wieder über die Biomasse gegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im aeroben Kompostierprozess die entstehende Wärme mittels des durch die Rohre durchgeleiteten Mediums zur Vermeidung von Überhitzung und zum Erhalt einer konstanten, die bakteriologische Aktivität optimierenden Wärme kontinuierlich abgezogen wird, oder dem Trockenfermentationsprozess einer zweiten Einrichtung zum beschleunigten Start zugeführt wird, et vice versa.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die abgezogene niederkalorische Wärme sowie das im Kompostierprozess direkt entstehende CO₂, und/oder das im Biogasprozess bei Aufmethanisierung entstehende CO₂ einem Biomasseerzeugungsreaktor zugeführt wird, in dem aquatische Pflanzen auf gestapelten aquatischen Kulturflächen kultiviert und vermehrt werden.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die so erzeugten aquatischen Pflanzenmengen zumindest zum Teil in den Trockenfermentierungs- und/oder Kompost-Prozess zur Beschleunigung des Fermetierungs- bzw Verrotungsprozesses zugeführt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Abschluss des aeroben Kompostierprozesses der Kompost durch Beregnung mit Abwasser, oder Brauchwasser oder Prozesswasser gewaschen, und die Festpartikel herausgefiltert werden, und dass Ablaufwasser nebst transportierter Wärme selbst wieder den aquatischen Kulturen im besagten Biomasseerzeugungsreaktor als Nährstoff zurückgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Biomasse zusätzlich verottbares organisches Substratmaterial wie Tierhaare, Karton, Rindenmulch, Klärschlämme und/oder Fermentationsrückstände aus der Nassfermentation von Biogasanlagen und/oder Schlempe aus Bioethanolherstellung zugeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor Einbringen der Biomasse in das besagte Behältnis unten eine Absorptionsbettung zum Auffangen der ersten, ggfs toxischen Sickersäfte eingelegt wird.
Einrichtung zur chronologischen Behandlung von Biomasse zu Biogas mit abschließender Kompostherstellung, dadurch gekennzeichnet, dass ein geschlossenes Behältnis vorgesehen ist, in welchem in einem ersten Schritt ggfs zerkleinerte Pflanzenmasse zunächst in einem anaeroben Prozess in Trockenfermentation fermentierbar ist, und dass das Behältnis mit schalt- oder steuerbaren Mitteln zur wahlweisen umschaltbaren Zufuhr von CO₂ oder Luft versehen ist.
Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Behältnis mit einem schaltbaren Abzug zum Abziehen von Biogas ausgestattet ist.
Einrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass in der Schicht- oder Etagenanordnung der Biomasse zwischen den Schichten oder Etagen Rohre oder Schläuche angeordnet sind, welche mediendurchströmt sind, und Mittel zur Steuerung der Mediendurchflüsse aufweisen.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der eingebrachten Biomasse Sonden zur Messung der Temperatur, und/oder der Feuchte, und/oder des PH-Wertes, und/oder der Leitfähigkeit vorgesehen sind, die mit einer Steuerung verbunden sind, in welcher die Stellwerte für die Umsteuerung von CO₂-Zufuhr zu Luftzufuhr et vice versa und/oder die Ansteuerung der Mittel zur Steuerung der Mediendurchflüsse berechnet und generiert werden.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Biomasse auf mehrere Etagen oder auf übereinander gestapelten Förderbändern in das geschlossene Behältnis einbringbar ist, und die Förderbänder oder Etagen mittels einer Schrittsteuerung während des Fermentierprozesses von einer Startposition zu einer Endposition quasikontinuierlich bewegbar sind.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die besagte Einrichtung mit lichtundurchlässiger Folie abgedeckt ist und in einem geschlossenen Biomasseerzeugungsreaktor, welcher mit lichtdurchlässiger Einhausung versehen ist, integriert angeordnet ist.