DE102020109419A1

DE102020109419A1 - Biologische Methanerzeugung

Info

Publication number: DE102020109419A1
Application number: DE102020109419.1A
Authority: DE
Inventors: Markus Dahmen
Original assignee: Planet Biogas Group GmbH
Current assignee: Planet Biogas Group GmbH
Priority date: 2020-04-03
Filing date: 2020-04-03
Publication date: 2021-10-07
Also published as: WO2021198526A1; FR3108916A1; EP4127196A1

Abstract

Bei einem Verfahren zur biologischen Methanerzeugung, wobei in einer wässrigen Flüssigkeit mittels Mikroorganismen Wasserstoff und Kohlendioxid unter Bildung von Wasser zu Methan umgesetzt werden, schlägt die Erfindung vor, dass die Flüssigkeit durch einen Röhrenreaktor (1) geleitet wird, welcher einen liegend ausgerichteten Röhrenabschnitt (2) aufweist. Weiterhin wird eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens vorgeschlagen, mit einem Röhrenreaktor (1), der mehrere übereinander verlaufende Röhrenabschnitte (2) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Methangas.
Methangas kann als Energieträger genutzt werden, um beispielsweise Brennkraftmaschinen zu betreiben und damit wiederum elektrische Generatoren anzutreiben, oder um direkt in Heiz- oder Kraftwerken als Brennstoff zu dienen. Mit zunehmendem Anteil von Solar- und Windkraftanlagen an der Energieerzeugung nimmt auch das Problem größere Ausmaße an, dass bei mangelnder Lichteinstrahlung und mangelnder Luftströmung Versorgungslücken in der Energieversorgung auftreten. Die sogenannte Dunkelflaute führt zu einem dementsprechend großen Ausfall natürlicher Energie. Hinzu kommt, dass durch die fluktuierende Energieträger Schwankungen in der Netzfrequenz des elektrischen Strom- bzw. Spannungsnetzes verursacht werden können. Aufgrund des mehrere Staaten übergreifenden Netz-Verbundes kann dies mit weitreichenden unerwünschten Auswirkungen auf Uhren, Anlagensteuerungen und dergleichen verbunden sein.
Durch die Erzeugung und Speicherung von Methan kann eine Energiereserve bereitgestellt werden, um die erwähnten Versorgungslücken auszugleichen bzw. zu überbrücken. Dabei kann insbesondere überschüssige Energie zur Methanisierung verwendet werden, die von den Verbrauchern momentan nicht benötigt und abgenommen wird, so dass beispielsweise die Abgabe derartiger Überschüsse zu sogenannten negativen Strompreisen verringert oder sogar ganz vermieden werden kann.
Insbesondere vorteilhaft können anfallende Mengen von Kohlendioxid durch die Umsetzung zu Methan nutzbar gemacht werden, indem Heizungsanlagen, Brennkraftmaschinen und ähnliche Brenngasverbraucher mit Methangas betrieben werden können.
Aus der Praxis ist es bekannt, Kohlendioxid und Wasserstoff zur Erzeugung von Methan nach der chemischen Umsetzungsformel 4H₂ + CO₂ → 2H₂O + CH₄ zu nutzen. Während das Kohlendioxid ohnehin bei etlichen technischen Anwendungen anfällt, beispielsweise im Abgas von Brennkraftmaschinen vorliegt, kann der für dieses Verfahren benötigte Wasserstoff problemlos Elektrolytisch aus Wasser erzeugt werden. Der Sabatier-Prozess, der zur Methanisierung angewendet wird, ist als ein technisches Verfahren ausgestaltet, wobei an einem Ni-Katalysator bei erhöhtem Druck, der z. B. zwischen 5 und 80 bar betragen kann, und erhöhter Temperatur, die z. B. zwischen 200 und 600°C liegen kann, die Methanisierung erfolgt. Der apparative Aufwand beeinträchtigt die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens, und die Einstellung der erforderlichen Druck- und Temperaturniveaus beeinträchtigt den Wirkungsgrad des Verfahrens, da für die Herstellung des Energieträgers Methangas ein vergleichsweise hoher Energieaufwand erforderlich ist. Zudem ist der Einsatz hochreiner Stoffe erforderlich, so dass entweder bestimmte Quellen für die Bereitstellung der zu verwendenden Stoffe nicht infrage kommen, oder eine aufwändige Reinigung bzw. Aufkonzentration der zunächst vorliegenden Stoffe erforderlich ist, bevor diese in Verfahren zur technischen Methanisierung Anwendung finden können.
Daher ist es alternativ bekannt, die Methanisierung biologisch durchzuführen. Dabei werden biologische Systeme zur katalytischen Umsetzung innerhalb von Flüssigkeiten verwendet. In der Regel werden dazu gängige Rührkesselreaktoren (CSTR) eingesetzt. Alternativ werden Rieselbettverfahren oder Membranverfahren verwendet. Beispielsweise werden derartige Verfahren und die dazu verwendeten Anlagen beschrieben, die einen 5 m³ Fermenter, einen CSTR, 16 bar Druck und Drehzahlen von mehr als 500 rpm verwenden, wobei 15 m³ CH₄/h erzeugt werden, siehe die DE 10 2016 101 960 B4 oder die DE 10 2014 111 298 A1 .
Eine biologische Methanisierung kann innerhalb eines Windrades erfolgen, siehe die EP 2 867 354 B1 .
In der EP 2 661 511 B1 wird ein Organismenstamm beschrieben, der für die biologische Methanisierung besonders geeignet sein soll.
In der DE 10 2012 221 286 A1 wird die Kombination einer thermischen Vergasung mit einer biologischen Methanisierung vorgeschlagen.
In der DE 10 2016 000 070 A1 wird die biologische Methanisierung mittels einer anaerob-bioreaktiven permeablen Wand vorgeschlagen.
Die Hauptprobleme bei der biologischen Methanisierung liegen in den speziellen Eigenschaften der verwendeten Gase CO₂ und H₂ begründet. Die Löslichkeit, besonders von H₂, in Flüssigkeiten ist gering. Dazu kommt die schnelle Auftriebsgeschwindigkeit der eingebrachten Gasblasen innerhalb der Flüssigkeit, wodurch die Kontaktzeit der Gasphase mit den in der Flüssigkeit vorhandenen Mikroorganismen (Katalysatoren) stark verkürzt wird. Maßnahmen, um dem entgegenzuwirken, bestehen darin, den Druck und / oder die Rührgeschwindigkeit zu erhöhen. Aufgrund der dabei zugeführten Energie verringern derartige Maßnahmen allerdings den gesamten Wirkungsgrad des jeweiligen Verfahrens. Hinzu kommt, dass alle Gase, Lösungen etc., die zugeführt werden sollen, erst auf das entsprechende Druckniveau angehoben werden müssen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur bologischen Methanisierung anzugeben, das mit möglichst geringem technischem Aufwand und mit einem hohen Wirkungsgrad durchführbar ist. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine dazu geeignete Anlage anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und durch eine Anlage nach Anspruch 12 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die Erfindung schlägt mit anderen Worten vor, eine biologische Methanisierung in einem Röhrenreaktor durchzuführen. Im Vergleich zur Verwendung eines Kessels bzw. Behälters mit großem Querschnitt wird durch die Verwendung eines Röhrenreaktors ein intensiver Kontakt zwischen dem eingeleiteten Gas und den Mikroorganismen ermöglicht. Der apparative Aufwand eines Rührwerks ist nicht erforderlich, so dass erstens das Verfahren vereinfacht wird und mit einem besseren Wirkungsgrad betrieben werden kann, da der Energieaufwand für den Betrieb des Rührwerks eingespart wird. Zweitens wird auch die betriebswirtschaftliche Effizienz dadurch verbessert, dass der Aufwand für die Anschaffung, den Betrieb und die Wartung des Rührwerks eingespart wird.
Der Röhrenreaktor weist vorschlagsgemäß einen liegend ausgerichteten Röhrenabschnitt auf. Als liegend wird eine Ausrichtung bezeichnet, die entweder horizontal ist oder einen Winkel von maximal 45° gegenüber der Horizontalen aufweist - im Unterschied zu einer „stehenden“ Ausrichtung, die Winkel von mehr als 45° betrifft. In ersten Versuchen haben sich allerdings Neigungswinkel als geeignet herausgestellt, die deutlich flacher als die erwähnten 45° verlaufen und beispielsweise 10% Steigung nicht überschreiten.
Durch den flachen Verlauf des Röhrenabschnitts wird verhindert, dass eine Gasblase, beispielsweise von eingeleitetem Wasserstoff oder Kohlendioxid, in zu kurzer Zeit durch die Flüssigkeit nach oben aufsteigt, so dass für die gewünschte biologische Umsetzung der Gase die Zeit nicht ausreichen würde. Vielmehr wird durch den flachen Verlauf des Röhrenabschnitts eine lange Verweilzeit sichergestellt, während welcher ein Kontakt der Gase mit den in der Flüssigkeit befindlichen Mikroorganismen erfolgen kann. Das aus dem Röhrenreaktors austretende Gas enthält Methan. Falls der Methangehalt dieses Austritts-Gases unterhalb eines Soll-Wertes liegt, kann das Austritts-Gas erneut in den Röhrenreaktor eingeleitet und somit im Kreislauf geführt werden, bis der Methangehalt im Austritts-Gas die gewünschte Konzentration erreicht hat. Durch eine entsprechende wirksame Länge des Röhrenreaktors kann jedoch insbesondere vorteilhaft erreicht werden, dass eine solche Kreislaufführung nicht erforderlich ist, sondern das Austritts-Gas vielmehr eine so hohe Methan-Konzentration aufweist, dass es beispielsweise unmittelbar in ein öffentliches Gasnetz eingespeist werden kann.
Vorteilhaft kann der Röhrenreaktor mehrere flach ausgerichtete Röhrenabschnitte aufweisen, die miteinander in Strömungsverbindung stehen, so dass insgesamt eine besonders große Länge des Röhrenreaktors und eine dementsprechend lange Verweilzeit des eingeleiteten Gases gewährleistet werden kann. Als Röhrenabschnitt wird im Rahmen des vorliegenden Vorschlags eine Teillänge des Röhrenreaktors bezeichnet, die als ein separates Rohr ausgestaltet sein kann und mit anderen Röhrenabschnitten verbunden sein kann, um insgesamt den Röhrenreaktor zu bilden. Als Röhrenabschnitt kann aber auch ein Abschnitt eines ununterbrochenen, längeren Rohres des Röhrenreaktors bezeichnet sein.
Die Aufteilung des Röhrenreaktors in mehrere Röhrenabschnitte erlaubt es, den Röhrenreaktor in nahezu beliebigen Geometrien zu verwirklichen und dementsprechend an unterschiedliche Aufstellungsbedingungen anzupassen. Geradlinige Röhrenabschnitte können durch Zwischenstücke - beispielsweise durch Bogenstücke - miteinander verbunden sein und einen zickzackförmig oder mäanderförmig verlaufenden Röhrenreaktor bilden. Gebogene Röhrenabschnitte können unmittelbar aneinander anschließen und beispielsweise einen Röhrenreaktor bilden, der wie ein großer Hohlzylinder wirkt und als Wendel ausgestaltet ist, wobei in diesem Fall ein Gang dieser Wendel als Röhrenabschnitt bezeichnet werden kann.
Die einzelnen Röhrenabschnitte können jeweils als separate Bauteile vorliegen. Besonders wirtschaftlich können jedoch handelsübliche Bauelemente genutzt werden, die bereits eine Mehrzahl von Röhrenabschnitten enthalten. Beispielsweise können so genannte Doppelstegplatten verwendet werden, die eine Vielzahl integrierter Kanäle mit jeweils rechteckigem Querschnitt aufweisen, wobei jeder Kanal einen Röhrenabschnitt darstellt. Wenn an beiden Enden einer solchen Doppelstegplatte jeweils zwei benachbarte Kanäle miteinander verbunden werden, so kann mit geringem Aufwand ein serpentinenförmig verlaufender Röhrenreaktor geschaffen werden, der bei kompakten Abmessungen eine große Rohrlänge und eine dementsprechend lange Kontaktzeit der eingeleiteten Gase mit den Mikroorganismen ermöglicht.
Vorteilhaft kann ein Röhrenabschnitt des Röhrenreaktors einen kreisrunden Innenquerschnitt aufweisen. Dies verhindert einerseits die Bildung strömungsberuhigter Totzonen, die den Wirkungsgrad des Röhrenreaktors beeinträchtigen könnten, da in ihnen möglicherweise kein intensiver Kontakt der Mikroorganismen mit Gasblasen erfolgt. Der kreisrunde Innenquerschnitt erleichtert zudem eine problemlose Reinigung der inneren Oberfläche des Röhrenreaktors von Anhaftungen, Ablagerungen und dergleichen.
Ein Röhrenabschnitt des Röhrenreaktors kann vorteilhaft nicht exakt horizontal verlaufen, sondern mit einem geringen Anstiegswinkel nach oben ausgerichtet sein. Hierdurch wird unterstützt, dass sich die Gasblasen sammeln und automatisch im Röhrenreaktor aufsteigen, so dass sie am oberen Ende des Röhrenreaktors in einem Gassammler gesammelt werden können. Das dort vorliegende Methangas kann vorteilhaft in regelmäßigen Abständen oder kontinuierlich in einen Methangasspeicher gepumpt werden, so dass der Gassammler am Röhrenreaktor kleinvolumig bemessen sein kann, was die Auswahl der in Frage kommenden Aufstellungsorte erweitert. Der Methangasspeicher hingegen kann als klassisches Kessel- bzw. Silobauwerk im Abstand vom Röhrenreaktor aufgestellt sein und durch eine Gasleitung mit dem Röhrenreaktor verbunden sein.
Im Vergleich zu einem kesselartigen Behälter kann der Röhrenreaktor eine erheblich flachere bzw. schmalere Bauform aufweisen, so dass er ähnlich wie eine Platte aufgestellt werden kann und sich problemlos in bestehende Umgebungen einfügen lässt, ohne beispielsweise Fahrstraßen oder Laufwege zu beeinträchtigen oder die Aufstellung von Anlagen, baulichen Einbauten oder dergleichen zu verhindern.
Ohnehin kann der geradlinige oder kurvige Verlauf eines oder mehrere Röhrenabschnitte frei gewählt werden, so dass der Röhrenreaktor an vielen Aufstellungssorten betrieben werden kann, die für die Aufstellung klassischer, nämlich physikalisch oder chemisch wirkender Methanisierungs-Anlagen nicht infrage kommen. Hierdurch wird eine dezentrale Methanisierung erleichtert, so dass dementsprechend dezentral eine Methanspeicherung erfolgen kann. Insbesondere angesichts einer fluktuierenden Energieerzeugung, wie sie beispielsweise durch Wind- oder Sonnenkraftwerke gegeben ist, kann durch die dezentrale Methanspeicherung eine schwankende Energiebereitstellung vergleichmäßigt werden, ohne eine aufwändige Infrastruktur von Pipelines oder Stromtrassen zu erfordern.
Falls der Röhrenreaktor insgesamt ein großes Volumen einschließt, indem die Röhrenabschnitte z.B. kreisförmig oder rechteckig verlegt werden, so stellt der Röhrenreaktor quasi eine geringe Wandstärke dieses umschlossenen Volumens dar, so dass der Raum innerhalb dieses Volumens anderweitig genutzt werden kann. Beispielsweise kann der Röhrenreaktor auf der Innen- oder Außenseite eines Gebäudes vor einer Wand des Gebäudes aufgebaut werden, oder er kann außen um das Gebäude herum aufgebaut werden oder innerhalb eines Raumes des Gebäudes ringsum an den Wänden dieses Raumes verlaufen.
Wenn vorhandene Anlagen Temperaturen bereitstellen, die für die Durchführung des vorschlagsgemäßen Verfahrens vorteilhaft sind, beispielsweise weil sie optimale Lebensbedingungen für die Mikroorganismen bieten, so kann der Röhrenreaktor außen um solche Anlagen herum aufgebaut werden, beispielsweise um ein Blockheizkraftwerk (BHKW) herum, um beispielsweise dessen abgestrahlte Abwärme zu nutzen, oder der Röhrenreaktor kann innerhalb der Anlage angeordnet werden, beispielsweise innerhalb eines Tanks oder Reaktionsbehälters, z.B. innerhalb eines Fermenters, so dass dessen nutzbares Volumen nur geringfügig verringert wird, jedoch möglichst konstante Temperaturverhältnisse für die Mikroorganismen bereitgestellt werden können.
Die Mikroorganismen erlauben es, dass das Verfahren keine Druck- und Temperaturbedingungen erfordert, die stark von den Verhältnissen der Umgebungsatmosphäre abweichen und einen dementsprechend großen apparativen Aufwand erfordern würden, welcher den Wirkungsgrad des Verfahrens beeinträchtigen würde. Vielmehr kann das Verfahren in einem sehr weiten Druckbereich durchgeführt werden, z. B. bei Drücken von 1 bis 16 bar, sowie in einem sehr weiten Temperaturbereich, z.B. bei Temperaturen, die von Minusgraden bis 60 oder 70 °C reichen können.
Anders als bei physikalischen oder chemischen Verfahren, die auf den Einsatz möglichst reiner Ausgangsmaterialien angewiesen sind, beispielsweise auf hochreine Wasserstoff- und Kohlendioxid-Gase, erlauben die Mikroorganismen problemlos die Verwendung auch verunreinigter Gase.
Und schließlich kann das Verfahren zur biologischen Methanisierung auch problemlos intermittierend betrieben werden, indem beispielsweise über Stunden, Tage oder auch Wochen geringere Gasmengen in die Flüssigkeit eingeleitet werden, in welcher sich die Mikroorganismen befinden. Aufgrund der damit verbundenen Unterversorgung stellen die Mikroorganismen lediglich ihren Stoffwechsel ein, ohne aber abzusterben. Dementsprechend problemlos kann nach einer Phase der Unterversorgung wieder eine größere Gasmenge in die Flüssigkeit eingeleitet werden und sofort durch die Mikroorganismen zu Methan umgesetzt werden, so dass es das vorschlagsgemäße Verfahren erlaubt, quasi „ein- und ausgeschaltet“ zu werden. Das Verfahren kann somit problemlos an fluktuierende Energieträger angepasst werden.
Als Mikroorganismen können insbesondere vorteilhaft Archaeen verwendet werden, auf welche die vorstehend erläuterten Vorteile und Eigenschaften zutreffen. Die Archaeen sind nicht nur im Bereich der obigen Druck- und Temperaturangaben, sondern auch noch darüber hinaus lebensfähig und wie beschrieben unempfindlich gegenüber einer Unterversorgung. Auch werden sie durch das Einleiten verunreinigte Gase in die Flüssigkeit, in welcher sich die Archaeen befinden, nicht nennenswert beeinträchtigt, so dass die Verunreinigungen im Wesentlichen die Methanisierung nur in dem Umfang beeinträchtigen, in welchem sie die Menge der an sich gewünschten, zugeführten Stoffe durch ihre Beimengung reduzieren. Das vorgeschlagene Verfahren unterscheidet sich insofern sonders vorteilhaft von einem physikalischen oder chemischen Verfahren, bei denen die in den Gasen enthaltenen Verunreinigungen sich beispielsweise auf Katalysatoren anlagern können und diese in ihrer Wirksamkeit beeinträchtigen können. Aufgrund ihrer physikalischen und chemischen Robustheit können die Archaeen problemlos in Anlagen Anwendung finden, in denen die Flüssigkeit, in welcher sich die Archaeen befinden, wechselnden Temperaturen oder Drücken ausgesetzt ist. Beispielsweise hat sich in ersten Versuchen herausgestellt, dass die Flüssigkeit einschließlich der darin enthaltenen Mikroorganismen problemlos durch eine Pumpstation wie z. B. eine Umwälzpumpe geführt werden kann. Im Vergleich zu einem Rührwerk erfordert eine Umwälzpumpe, die eine kontinuierliche Durchströmung des Röhrenreaktors bewirkt, einen deutlich geringeren energetischen Einsatz und beeinträchtigt dementsprechend den Wirkungsgrad des Verfahrens möglichst wenig
Die Bezeichnung der Archaeen beschreibt eine eigene Domäne im Reich der Lebewesen mit dem Phyla der Euryarchaeota und verschiedenen Klassen innerhalb der dazugehörigen Methanbildner. Es ist davon auszugehen, dass nicht nur eine einzelne Art der Archaeen im Rahmen des vorschlagsgemäßen Verfahrens hochrein in der Flüssigkeit vorliegen wird. Vielmehr ist davon auszugehen, dass sich angesichts der Stoffe, welche in die Flüssigkeit und damit den Mikroorganismen zugeführt werden, der gewünschte Archaeen-Stamm aufgrund der für diesen Stamm positiven Lebensbedingungen vermehrt und so automatisch eine optimale Wirksamkeit bei der Durchführung des vorschlagsgemäßen Verfahrens sicherstellt.
Der Röhrenreaktor, der zur Durchführung des vorschlagsgemäßen Verfahrens vorgesehen ist, kann besonders wirtschaftlich hergestellt werden, da Standardmaterialien verwendet werden können, beispielsweise handelsübliche Rohrleitungen, Verbindungselemente, Beschlagelemente und dergleichen. Da eine Lichteinstrahlung keine Voraussetzung für die Durchführung des vorschlagsgemäßen Verfahrens ist, können preisgünstige Elemente verwendet werden, die weder transparent noch transluzent sein müssen. Durch die Möglichkeit, den Röhrenreaktor ohne die Anwendung hoher Drücke oder hoher Temperaturen zu betreiben, ergeben sich deutlich niedrigere Anforderungen an die einzuhaltenden Sicherheitsstandards, so dass die Errichtung und der Betrieb einer Anlage, mit der das vorschlagsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann, wirtschaftlich positiv beeinflusst werden.
Die Flüssigkeit kann grundsätzlich den Röhrenreaktor in beliebiger Richtung durchströmen. Beispielsweise kann vorgesehen sein, die Flüssigkeit bei einem schräg ansteigenden Verlauf der Röhrenabschnitte von unten nach oben durch die Röhrenabschnitte zu leiten, beispielsweise durch eine dementsprechende Anordnung einer Umwälzpumpe. Davon abweichend kann jedoch vorteilhaft vorgesehen sein, die Flüssigkeit von oben nach unten durch die Röhrenabschnitte zu leiten, so dass sich die Flüssigkeit entgegen dem Bestreben der Gasblasen bewegt, in der Flüssigkeit nach oben aufzusteigen. Hierdurch kann bei unveränderten baulichen Abmessungen des Röhrenreaktors eine besonders lange Verweildauer der Gasblasen innerhalb der Flüssigkeit erreicht werden. Eine möglichst vollständige Umsetzung der zugeführten Gase durch die Mikroorganismen kann auf diese Weise unterstützt werden, so dass das Verfahren mit einem sehr hohen Wirkungsgrad betrieben werden kann.
Falls vorgesehen ist, die Flüssigkeit im Röhrenreaktor mittels einer Pumpe zu bewegen, kann ein liegend ausgerichteter Röhrenabschnitt beispielsweise horizontal verlaufen. Der Transport der Gasblasen zu einer Auslass- oder Sammelstelle, die für den Abzug des Gases vorgesehen ist, erfolgt in diesem Fall dadurch, dass die Gasblasen von der Flüssigkeit mitgenommen werden, die mittels der Pumpe umgewälzt wird.
Falls jedoch keine Umwälzung der Flüssigkeit mittels einer Pumpe vorgesehen ist, kann ein liegend ausgerichteter Röhrenabschnitt mit einem geringen Neigungswinkel ansteigend ausgerichtet sein, so dass die Gasblasen aufgrund der Auftriebskräfte automatisch zu der erwähnten Auslass- oder Sammelstelle aufsteigen. Der Neigungswinkel kann beispielsweise höchstens 10% betragen und wird so gewählt, dass ein optimaler Kompromiss gefunden ist zwischen zwei unterschiedlichen Eigenschaften: einerseits soll eine möglichst lange Haltedauer des Gases im Röhrenreaktor erreicht werden, um eine möglichst vollständige biologische Umsetzung des eingeleiteten CO₂ zu ermöglichen. Andererseits soll das Gas zuverlässig den Röhrenreaktor durchströmen, so dass es bis zu der Auslass- oder Sammelstelle gelangt, und dabei soll vermieden werden, dass kleinere Gasblasen in einem Röhrenabschnitt zu lange verweilen und zu unerwünscht großen Gasblasen akkumulieren. Da die biologische Umsetzung von der Grenzfläche zwischen dem Gas und der Flüssigkeit abhängt und viele kleinere Gasblasen eine größere Oberfläche bereitstellen als wenn dasselbe Gasvolumen auf nur wenige größere Gasblasen verteilt ist, kann eine zu geringe Strömungsgeschwindigkeit des Gases trotz der damit verbundenen, längeren Verweildauer im Röhrenreaktor kontraproduktiv sein.
Vorteilhaft kann das Verfahren bei Normaldruck durchgeführt werden, so dass einerseits der apparative Aufwand zur Durchführung des Verfahrens gering gehalten werden kann und andererseits der Wirkungsgrad des Verfahrens nicht durch die Erfordernis, besondere Drücke erzeugen und einhalten zu müssen, beeinträchtigt wird. Als Normaldruck wird der Druck bezeichnet, der innerhalb des Röhrenreaktors herrscht, ohne dass spezielle Maßnahmen zur Druckbeeinflussung angewendet werden. Dementsprechend wird einerseits als Normaldruck der Atmosphärendruck angesehen, der dort herrscht, wo das Verfahren betrieben wird, also beispielsweise dort, wo der Röhrenreaktor aufgestellt ist. Weiterhin wird als Normaldruck der Druck angesehen, der innerhalb des Röhrenreaktors herrscht, ohne dass spezielle Einrichtungen zur Druckbeeinflussung Anwendung finden. Beispielsweise können allein aufgrund des hydrostatischen Drucks innerhalb des Röhrenreaktors unterschiedliche Drücke herrschen, insbesondere wenn sich der Röhrenreaktor über eine vergleichsweise große Höhe von z.B. 5 oder 10 m erstreckt, wobei diese unterschiedlichen Drücke als Normaldruck angesehen werden.
In ähnlicher Weise kann das Verfahren vorteilhaft bei Normaltemperatur durchgeführt werden. Als Normaltemperatur wird die Temperatur bezeichnet, die im Röhrenreaktor herrscht, ohne dass spezielle Maßnahmen zur Naturbeeinflussung Anwendung finden, also nicht eigens vorgesehene Heiz- oder Kühleinrichtungen zur Beeinflussung der Temperatur der Flüssigkeit im Röhrenreaktor verwendet werden. Als Normaltemperatur wird beispielsweise die Umgebungstemperatur bezeichnet, die außerhalb des Röhrenreaktors herrscht, beispielsweise die Lufttemperatur dort, wo der Röhrenreaktor aufgestellt ist, oder die Temperatur im Inneren eines größeren Anlagenbehälters, in welchem der Röhrenreaktor aufgestellt ist. Bei einer Aufstellung im Freien kann die Normaltemperatur witterungsbedingt dementsprechend schwanken, während sie bei einer Aufstellung des Röhrenreaktors innerhalb eines Gebäudes oder beispielsweise im Fermenter einer Biogasanlage geringeren Schwankungen unterliegt.
Das nach dem vorliegenden Vorschlag biologisch gewonnene Methangas kann einerseits in ein öffentliches Gasnetz eingespeist werden, alternativ kann es jedoch auch - teilweise oder ganz - zum Betrieb eines BHKW genutzt werden. Das im Abgas des BHKW vorhandene CO₂ kann zur Methanisierung genutzt werden und zu diesem Zweck in den Röhrenreaktor eingeleitet werden. Weiterhin kann mittels des BHKW elektrische Energie erzeugt werden, die zur elektrolytischen Wasserstoffgewinnung genutzt wird, so dass der gewonnene Wasserstoff ebenfalls in den Röhrenreaktor eingeleitet und zur Methanisierung genutzt werden kann.
Das vorschlagsgemäße Verfahren kann beispielsweise in Verbindung mit dem Betrieb einer Biogasanlage angewendet werden. Das in der Biogasanlage erzeugte Brenngas kann zum Betrieb eines BHKW genutzt werden.
Wenn jedoch das in einer Biogasanlage erzeugte Biogas nicht mittels eines BHKW verstromt wird, sondern mittels einer Biogas-Aufbereitungsanlage aufbereitet und dann das daraus gewonnene Methan in ein Gasnetz eingespeist wird, kann das aus dem Off-Gas der Aufbereitungsanlage stammende CO₂ in den Röhrenreaktor eingeleitet werden.
Die vorschlagsgemäße Anlage kann zugunsten kompakter Abmessungen vorteilhaft nicht in Form einer einzigen, sehr langen Röhre ausgestaltet sein, die den Röhrenreaktor bildet, sondern vielmehr kann dieser aus mehreren strömungstechnisch miteinander verbundenen Röhrenabschnitten gebildet sein. Dabei können diese mehreren Röhrenabschnitte vorteilhaft nicht ausschließlich nebeneinander angeordnet sein, was einen erheblichen Flächenverbrauch für die Aufstellung des Röhrenreaktors bedeuten würde, sondern die Röhrenabschnitte können vielmehr übereinander angeordnet sein, wodurch sich die Auswahl geeigneter Aufstellungssorte erheblich erweitert.
Vorteilhaft kann vorgesehen sein, den Aufstieg von Gas im Inneren des Röhrenreaktors zu behindern, um eine möglichst lange Zeitdauer zu erreichen, während welcher die Mikroorganismen in Kontakt mit dem Gas kommen, um auf diese Weise eine möglichst vollständige Umsetzung des Gases zu Methan zu unterstützen. Alternativ zu der Maßnahme, einen Röhrenabschnitt in einem flachen Anstiegswinkel aufwärts auszurichten, oder auch zusätzlich zu dieser Maßnahme kann daher vorteilhaft vorgesehen sein, im Inneren des Röhrenabschnitts ein Feststoffmaterial anzuordnen, welches durchströmbar ist und dementsprechend von der Flüssigkeit und / oder dem Gas durchströmt werden kann. Ein offenporiger Schaum, ähnlich wie ein Schwamm, oder auch ein textiles Gebilde wie z.B. in Form eines Vlieses, eines Netzes, eines Gestrickes oder Gewirkes, oder ein Sintermaterial kann beispielsweise als ein solches durchströmbares Feststoffmaterial Anwendung finden.
Wenn dieses durchströmbare Feststoffmaterial in der Flüssigkeit angeordnet ist, behindert es den Aufstieg der Gasblasen innerhalb der Flüssigkeit, so dass eine möglichst lange Zeitdauer für die katalytische Wirkung der Mikroorganismen bei der Umsetzung der Gase zu Methangas bereitgestellt werden kann.
Es ist davon auszugehen, dass sich das Gas im oberen Umfangsabschnitt des Röhrenabschnitts sammelt. Daher ist vorteilhaft vorgesehen, dass das Feststoffmaterial zumindest teilweise in diesem oberen Umfangsabschnitt, also in dem Gasraum der Röhre, angeordnet ist. Auf diese Weise wird einerseits die Strömung der Flüssigkeit bei ihrem Weg durch den Röhrenreaktors möglichst wenig behindert, so dass der Energiebedarf, der erforderlich ist, um die Flüssigkeit im Kreislauf zu führen, vorteilhaft gering gehalten werden kann. Wenn jedoch die MethangasAusbeute so gering ist, dass das aus dem Röhrenreaktors austretende Gas erneut in den Röhrenreaktors eingeleitet werden muss, um eine Anreicherung und Aufkonzentrierung des Methans auf ein gewünschtes Maß zu erreichen, kann es energetisch vorteilhaft sein, anstelle einer solchen - und ggf. wiederholten - Kreislaufführung die Methangasausbeute durch einen intensiveren Kontakt der Mikroorganismen mit dem Gas zu erhöhen, auch unter Inkaufnahme eines höheren Strömungswiderstandes für die Flüssigkeit.
Vorzugsweise ist das Feststoffmaterial in dem gesamten Gasraum des Röhrenabschnitts angeordnet, und insbesondere vorteilhaft erstreckt es sich auch bis in den mit Flüssigkeit gefüllten Bereich hinein, um eine problemlose Besiedlung mit den Mikroorganismen zu unterstützen. In dem Gasraum des Röhrenabschnitts herrscht eine vom Flüssigkeitsdampf gesättigte Atmosphäre, so dass davon auszugehen ist, dass die Mikroorganismen zumindest nach einer gewissen Betriebsdauer der Anlage nicht nur in der Flüssigkeit selbst vorliegen, sondern auch in einem Biofilm auf dem Feststoffmaterial angesiedelt sind. Dementsprechend verbessert das Feststoffmaterial im Gasraum des Röhrenabschnitts auf zweifache Weise den Wirkungsgrad des Verfahrens: erstens wird rein mechanisch die Gasströmung im Gasraum des Röhrenabschnitts behindert, so dass das Gas länger im Röhrenreaktor gehalten wird. Zweitens wird über die biologische Umsetzung hinaus, die im Flüssigkeitsraum des Röhrenabschnitts erfolgt, durch den Kontakt des Gases mit dem Biofilm auf dem Feststoffmaterial eine weitere biologische Umsetzung auch derjenigen Gasanteile ermöglicht, die bereits aus der Flüssigkeit herausgetreten sind.
Eine andere Maßnahme, um einen möglichst intensiven Kontakt der einzelnen Gasbläschen mit den in der Flüssigkeit enthaltenen Mikroorganismen zu unterstützen, kann entweder ausschließlich oder zusammen mit anderen Maßnahmen - wie z.B. dem oben erwähnten Feststoffmaterial - angewandt werden. Diese Maßnahme besteht darin, im Inneren eines Röhrenabschnitts Leitelemente anzuordnen, welche die durch den Röhrenabschnitt strömende Flüssigkeit umwälzt. So können beispielsweise einzelne Stifte, vergleichsweise kleinflächige Paddel oder längliche Leisten, die sich ggf. über die gesamte Länge eines Röhrenabschnitts erstrecken, im Inneren des Röhrenabschnitts vorgesehen sein.
Die Leitelemente können entweder aufeinander abgestimmt in der Art zusammenwirkend angeordnet sein, dass sie beispielsweise eine Drehung der Strömung um die Längsachse des Röhrenabschnitts bewirken. Hierzu können beispielsweise die erwähnten Leisten ähnlich wie die Züge in einem Gewehrlauf verlaufen. Die Leitelemente können jedoch auch bewusst so angeordnet sein, dass sie eine mehrfache, ungerichtete, turbulente Verwirbelung der Strömung bewirken, um eine besonders intensive Durchmischung aller Bestandteile innerhalb der Flüssigkeit zu erzielen, strömungsberuhigte Zonen zu vermeiden und ggf. auch größere Gasblasen in mehrere kleinere Gasblasen zu unterteilen.
Eine andere Maßnahme, um die Bestandteile der durch die Röhrenabschnitte strömenden Flüssigkeit zu durchmischen, kann ebenfalls entweder nur für sich genommen vorgesehen sein oder in Kombination mit einer oder mehreren anderen der erwähnten Maßnahmen. Diese andere Maßnahme kann darin bestehen, Röhrenabschnitte und / oder die Zwischenelemente, welche benachbarte Röhrenabschnitte miteinander verbinden, mit unterschiedlichen Querschnitten zu verwenden. Dies kann eine Änderung der Größe der freien, durchströmbaren Querschnittsfläche betreffen, so dass sich engere und weitere Abschnitte im Verlauf des Röhrenreaktors ergeben. Aber auch bei gleich großer innerer Querschnittsfläche kann eine Querschnittsänderung dadurch bewirkt werden, dass unterschiedliche Querschnittsgeometrien verwendet werden, beispielsweise ein Übergang von einer rechteckigen, quadratischen, ovalen oder kreisrunden Querschnittsform zu einer jeweils anderen Querschnittsgeometrie. Auch eine Querschnittsänderung in beiderlei Hinsicht, also sowohl hinsichtlich der Größe der Querschnittsfläche als auch hinsichtlich der Querschnittsgeometrie, kann Anwendung finden.
Falls die Flüssigkeit mittels einer Pumpe umgewälzt wird, kann in einer ersten Ausgestaltung die Pumpe über eine längere Zeit kontinuierlich durchlaufen und die Flüssigkeit mit einer vergleichsweise geringen Geschwindigkeit durch den Röhrenreaktor fördern. Alternativ dazu kann in einer zweiten Ausgestaltung vorgesehen sein, dass die Pumpe pulsatil betrieben wird, also intervallartig und stoßweise. Hierdurch können hohe Strömungsgeschwindigkeiten der Flüssigkeit erzielt werden, und wenn die Einschaltdauer der Pumpe im Vergleich zu den Pausenzeiten kurz gewählt ist, kann dennoch eine lange Verweildauer des Gases im Röhrenreaktor erreicht werden. Die hohen Strömungsgeschwindigkeiten während des jeweils kurzzeitigen Pumpenbetriebs ermöglichen starke Verwirbelungen und damit einen intensiven Kontakt zwischen dem Gas und der Flüssigkeit zugunsten einer möglichst wirkungsvollen biologischen Umsetzung des Gases. Ggf. können durch derartige Verwirbelungen auch größere Gasblasen in mehrere kleinere aufgeteilt werden.
Falls die Flüssigkeit mittels einer Pumpe umgewälzt wird, kann eine automatische Regelung der Pumpe vorgesehen sein. Beispielsweise kann am Ende des Röhrenreaktors, wo das zu Methan umgewandelte Gas entweder gesammelt wird oder durch einen Auslass den Röhrenreaktor verlässt, die Gaszusammensetzung automatisch analysiert werden und beispielsweise entweder der Methangehalt oder der CO₂-Gehalt bestimmt werden, so dass jedenfalls eine Aussage darüber getroffen werden kann, wie vollständig das in den Röhrenreaktor eingeleitete CO₂-Gas zu Methan umgesetzt worden ist. In Abhängigkeit von diesem erfassten Umsetzungsgrad kann die Pumpe angesteuert werden, so dass bei einem geringeren Umsetzungsgrad die Pumpe entweder langsamer oder mit größeren Pausenintervallen läuft und dementsprechend das Gas über eine längere Verweildauer im Röhrenreaktor gehalten wird, was zu einer vollständigeren Umsetzung des Gases und einem dementsprechend höheren Umsetzungsgrad führt.
Rein beispielhaft werden das vorschlagsgemäße Verfahren und eine zu dessen Durchführung geeignete Anlage anhand der rein schematischen Darstellung nachfolgend näher erläutert.
In der Zeichnung ist mit 1 ein mäander- bzw. serpentinenförmiger Röhrenreaktor dargestellt, der mehrere übereinander angeordnete einzelne geradlinige Röhrenabschnitte 2 aufweist, die mithilfe von Rohrbögen 3 strömungstechnisch miteinander verbunden sind.
In einem Vorlagebehälter 4 wird eine Flüssigkeit bereitgestellt, die Mikroorganismen enthält. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel enthält die Flüssigkeit Wasser, Vitamine, Spurenelemente, Mineral- und und Nährstoffe, und als Mikroorganismen finden Archaeen Anwendung. Die Flüssigkeit wird aus dem Vorlagebehälter 4 mittels einer Umwälzpumpe 5 in den Röhrenreaktor 1 und durch diesen hindurch gefördert.
Bevor die Flüssigkeit in den Röhrenreaktor 1 gelangt, wird ein Gasgemisch in die Flüssigkeit eingeleitet das Gasgemisch enthält sowohl Wasserstoff (H₂) als auch Kohlendioxid (CO₂). Eine Einspeisestelle, wo das Gasgemisch in die Flüssigkeit eingespeist wird, ist in der Zeichnung mit 6 gekennzeichnet.
Die einzelnen Röhrenabschnitte 2 verlaufen in einem geringen Anstiegswinkel aufwärts, so dass das Gas automatisch den Röhrenreaktor 1 von unten nach oben durchströmt. Die Flüssigkeit wird mittels der Umwälzpumpe 5 bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel von unten nach oben durch den Röhrenreaktor 1 gefördert. Die Mikroorganismen in der Flüssigkeit setzen den Wasserstoff und das Kohlendioxid zu Methan um, so dass am oberen Austrittsende des Röhrenreaktors 1 Methan mit einem Reinheitsgrad von mehr als 97 % vorliegt.
Das Gemisch aus Gas und Flüssigkeit gelangt vom oberen Austrittsende des Röhrenreaktors 1 in einen Gassammler 7. Ohne weitere technische Maßnahmen findet hier eine Trennung des Gases von der Flüssigkeit statt. Da der Gassammler 7 ein vergleichsweise geringes Speichervolumen für das erzeugte Methangas aufweist und lediglich als Zwischenspeicher dient, wird das Methangas oben aus dem Gassammler 7 abgezogen und einem Gasspeicher zugeführt, der ein größeres Fassungsvolumen aufweist. Die Flüssigkeit bleibt im unteren Bereich des Gassammlers 7 zurück und gelangt von dort in den Vorlagebehälter 4, so dass sie von dort mittels der Umwälzpumpe 5 erneut im Kreislauf geführt werden kann.
Gas, welches sich noch innerhalb des Vorlagebehälters 4 aus der Flüssigkeit abscheidet, wird in den Gassammler 7 geleitet, und zwar unmittelbar in dessen oberen Bereich, also in den Gasraum des Gassammlers 7.
Der Röhrenreaktor 1 kann als vergleichsweise flach ausgestalteter Reaktor neben einer Gebäudewand aufgestellt werden. Abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann der Röhrenreaktor 1 jedoch auch in Form eines großen Hohlzylinders ausgestaltet sein, nämlich als Wendel, wobei die einzelnen Gänge der Wendel als einzelnen Röhrenabschnitte des Röhrenreaktors 1 bezeichnet werden können. Ein derartiger wendelförmiger Röhrenreaktor 1 kann wandnah im Inneren eines Biogas-Fermenters aufgestellt werden, so dass zugunsten gleichmäßiger Ergebnisse der biologischen Methanisierung über die unterschiedlichen Jahreszeiten und Witterungsbedingungen hinweg vergleichsweise konstante Temperaturverhältnisse im Inneren des Röhrenreaktors 1 eingehalten werden können.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Grundprinzip verwirklicht, einen Röhrenreaktor mit mehreren Umlenkungen bzw. Biegungen zu verwenden, um die zur Verfügung stehende Reaktionsstrecke für den katalytischen Umsatz durch die Mikroorganismen deutlich zu erhöhen. Die Röhrenabschnitte sind dabei im Wesentlichen horizontal angeordnet und weisen einen kleinen Neigungswinkel auf, so dass die eingebrachten Gasblasen automatisch nach oben geleitet werden. Somit werden herausfordernde Hemmnisse der biologischen Methanisierung deutlich reduziert.
Außerdem ermöglicht ein derartiger Aufbau eine biologische Methanisierung, bei welcher drucklos gearbeitet wird, was die Sicherheitanforderungen an die verwendete Technik positiv beeinflusst. Es erfolgt - bis auf die Umwälzung der Flüssigphase mittels der Umwälzpumpe 5 - keine aktive Rührung, was den Energieeintrag in das System deutlich reduziert. Der Röhrenaufbau erlaubt eine Integration der Anlage in bereits bestehende Gebäudekomplexe und ist dazu problemlos modular erweiterbar. Dies unterstreicht den erwünschten dezentralen und flexiblen Einsatzbereich, der für eine Adaption an das zukünftig immer stärker fluktuierende Energienetz geeignet ist.
Bezugszeichenliste

1: Röhrenreaktor
2: Röhrenabschnitt
3: Rohrbogen
4: Vorlagebehälter
5: Umwälzpumpe
6: Einspeisestelle
7: Gassammler

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102016101960 B4 [0006]
DE 102014111298 A1 [0006]
EP 2867354 B1 [0007]
EP 2661511 B1 [0008]
DE 102012221286 A1 [0009]
DE 102016000070 A1 [0010]

Claims

Verfahren zur biologischen Methanerzeugung, wobei in einer wässrigen Flüssigkeit mittels Mikroorganismen Wasserstoff und Kohlendioxid unter Bildung von Wasser zu Methan umgesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit durch einen Röhrenreaktor (1) geleitet wird, welcher einen liegend ausgerichteten Röhrenabschnitt (2) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit durch mehrere Röhrenabschnitte (2) geleitet wird, die miteinander in Strömungsverbindung stehen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Röhrenabschnitt (2) mit einem geringen Anstiegswinkel nach oben verläuft.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das entstandene Methangas in einem Gassammler (7) gesammelt und zwischengespeichert wird, und dass der Gassammler (7) geleert und das Methangas in einen Methangasspeicher gefördert wird, der ein größeres Speichervolumen aufweist als der Gassammler (7).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit von oben nach unten durch einen Röhrenabschnitt (2) geleitet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren bei Normaldruck durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren bei Normaltemperatur durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Abgas eines BHKW enthaltenes CO₂ in den Röhrenreaktor (1) eingeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das im Röhrenreaktor (1) erzeugte Methangas zum Betrieb des BHKW verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Biogasanlage erzeugtes Biogas in einer Biogas-Aufbereitungsanlage aufbereitet wird und das daraus gewonnene Methan in ein Gasnetz eingespeist wird, und das aus dem Off-Gas der Aufbereitungsanlage stammende CO₂ in den Röhrenreaktor (1) eingeleitet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Flüssigkeit als Mikroorganismen Archaeen zur biologischen Methanisierung verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zu Beginn des Verfahrens in der Flüssigkeit eine Mischung unterschiedlicher Archaeen-Stämme verwendet wird.
Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Röhrenreaktor (1), der mehrere übereinander verlaufende Röhrenabschnitte (2) aufweist.
Anlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Röhrenabschnitte (2) geradlinig verlaufen und der Röhrenreaktor (1) Rohrbögen (3) aufweist, welche benachbarte Röhrenabschnitte (2) miteinander verbinden.
Anlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Röhrenabschnitte (2) gebogen verlaufen und jeweils einen Gang einer Wendel bilden, derart, dass der Röhrenreaktor (1) insgesamt als Wendel ausgestaltet ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Röhrenreaktor (1) im Inneren eines Biogas-Fermenters angeordnet ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass einem Biogas-Fermenter ein BHKW zugeordnet ist, welches mit dem erzeugten Biogas betrieben ist, wobei eine Abgasleitung des BHKW mit einer in den Röhrenreaktor (1) mündenden CO₂-Einlassleitung in Strömungsverbindung steht.
Anlage nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass einem Biogas-Fermenter eine Biogas-Aufbereitungsanlage zugeordnet ist, welche zur Gewinnung von einerseits Methan und andererseits CO₂-haltigem Off-Gas aus dem Biogas ausgestaltet ist, wobei eine das aus dem Off-Gas stammende CO₂ führende Gasleitung mit einer in den Röhrenreaktor (1) mündenden CO₂-Einlassleitung in Strömungsverbindung steht.
Anlage nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren eines Röhrenabschnitts (2) ein durchströmbares Feststoff-Material angeordnet ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren eines Röhrenabschnitts (2) die durch den Röhrenabschnitt (2) strömende Flüssigkeit umwälzende Leitelemente angeordnet sind.