DE19602189A1

DE19602189A1 - Verfahren zum Recyclieren von weich- und/oder hartorganischen Stoffen

Info

Publication number: DE19602189A1
Application number: DE1996102189
Authority: DE
Inventors: Max Gutknecht
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-01-23
Filing date: 1996-01-23
Publication date: 1997-07-24

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Recyclieren von weich- und/oder hartorganischen Stoffen, wie Pflanzen, Holz-, Haus- und Siedlungs-abfall, Klärschlamm od. dgl..

Die Abfallbeseitigung stellt heute ein erhebliches Problem dar. Dies gilt nicht nur für anorganische Stoffe, wie beispielsweise Kunststoff, Metall usw., sondern auch für organische Abfallstoffe, wie insbesondere Pflanzen, Teile von Pflanzen, Holz- und organischer Haus- bzw. Siedlungsabfall. Gerade letzterer Abfall ist zu schade, als daß er auf einer entsprechenden Müllhalde verrottet oder daß er nur verbrannt wird. Die organischen Stoffe enthalten so viele wertvolle Inhaltsstoffe, daß sie heute in der Regel getrennt gesammelt werden. Zudem werden heute extra Pflanzen angebaut, die eine möglichst hohe Biomasse haben. Hierzu gehören die C4-Pflanzen, wie beispielweise Chinaschilf, welches durch sein schnelles Wachstum ein wichtiger Lieferant für Biomasse ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren aufzuzeigen, mit dem die organischen Stoffe aufgearbeitet und einer weiteren Verwendung zugeführt werden können. Vor allem ist daran gedacht, einen Kreislauf für die organischen Stoffe zu schaffen.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt, daß die organischen Stoffe in einem Doppelkammerextruder behandelt oder verarbeitet und danach einer weiteren Verwendung zugeführt werden.

In dem Doppelkammerextruder, der beispielsweise in der CH- PS 674 474 beschrieben ist, erfolgt durch zwei zusammen wirkende Extruderwellen ein Aufschließen, insbesondere Auffasern der organischen Stoffe, wobei die Zellwände geöffnet werden. Bei dem Auffasern wird gleichzeitig erhebliche Wärme erzeugt, die dazu führt, daß der organische Stoff in dem Doppelkammerextruder hygienisiert wird.

Der organische Stoff verläßt den Doppelkammerextruder erfindungsgemäß entweder als aufgefaserte Biomasse oder als Brennstoff, dabei ist es in dem bekannten Doppelkammer extruder gemäß der CH-PS 674 474 möglich, den organischen Stoff noch zu brikettieren, wobei kaum noch Flüssigkeit vorhanden ist. Dieser Brennstoff kann dann einer beliebigen Verbrennung zugeführt werden, aus der Energie, beispiels weise für Haushalte oder Industrie erzeugt wird.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die aufgefaserte Biomasse selbst direkt wieder als organischer Dünger oder beispielsweise mit einem Bindemittel versetzt als Pflanzencontainer benutzt werden. Hierzu muß die mit Bindemittel versehene Biomasse nur in eine entsprechende Form gebracht werden.

Vor allem ist aber daran gedacht, die aufgefaserte Biomasse verschiedenen höherwertigen Verwendungen zuzuführen. Hierzu gehört unter anderem die Verwendung als Torfersatzstoff im Garten oder auf dem Feld, in Obstkulturen und Baumschulen. Da die Biomasse durch den Doppelkammerextruder bereits aufgeschlossen ist, werden den Kulturen sehr schnell wertvolle Nährstoffe zur Verfügung gestellt.

Die aufgefaserte Biomasse eignet sich aber vor allem auch für die Bodenverbesserung und Sanierung, wobei ggfs. der Biomasse noch Pilze zugesetzt sein können, die selbst kontaminierte Böden wieder regenerieren.

In weiteren Ausführungsbeispielen der Erfindung ist daran gedacht, die aufgefaserte Biomasse als Roh- bzw. Zuschlags stoff für die Verpackungsindustrie, bei der Herstellung von Papier und Karton bzw. bei der Herstellung von Baumaterialien zu verwenden. Dies sind nur einige Beispiele, die Reihe der Beispiele läßt sich beliebig verlängern.

Ein weiterer wesentlicher Gedanke des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, daß auch die Produkte, die bei der Verwen dung der aufgefaserten Biomasse erzeugt werden, wieder recyliert und aus ihnen insbesondere organischer Dünger hergestellt wird. Die Herstellung erfolgt bevorzugt in einem weiteren Doppelkammerextruder. Dieser organische Dünger wird dann bevorzugt wieder auf die Felder der Pflanzen ausgebracht, die in dem ersten Doppelkammer extruder die aufgefaserte Biomasse ergeben.

Im Rahmen der Erfindung liegt vor allem auch, daß während oder nach dem Recyclieren der Produkte aus der aufgefaser ten Biomasse diesen weitere organische Haus- bzw. Siedlungsabfälle und insbesondere Klärschlamm zugefügt werden. Dieses Gemisch wird dann in dem zweiten Doppelkam merextruder zu dem eben beschriebenen organischen Dünger aufgearbeitet.

Eine besondere Verwendung kann der im Doppelkammerextruder aufgearbeitete organische Stoff als Ergänzungsnahrung für Tiere finden, wenn diesem organischen Stoff vor, während oder nach dem Doppelkammerextruder Pektin- und/oder Fleischabfall beigemischt wird. Das daraus entstehende Produkt bildet einen Ballaststoff, den vor allem Hunde und Katzen benötigen.

Anstatt daß die in einem Doppelkammerextruder aufgefaserte Biomasse, beispielweise als Roh- bzw. Zuschlagsstoff verwendet wird, besteht auch die Möglichkeit, diese Biomasse in einen Biogasreaktor einzugeben. Der Vorteil der aufgefaserten Biomasse liegt vor allem darin, daß durch die Auffaserung eine hohe Oberfläche entsteht, die dem Angriff von Bakterien ausgesetzt ist. Hierdurch wird die Erzeugung von Biogas wesentlich beschleunigt, so daß derartige Anlagen sehr wirtschaftlich arbeiten.

Bevorzugt wird das Biogas zum Betreiben der Anlage selbst verwendet, wobei das Gas beispielsweise in einem Gasmotor in elektrische Energie umgewandelt werden kann, um entsprechende Zerkleinerungseinrichtungen, Transportbänder und auch den Doppelkammerextruder selbst zu betreiben. In einem Wärmetauscher kann das Gas auch in Prozeßwärme umgesetzt werden, womit der Biogasreaktor betrieben wird. Hierbei ist es sogar möglich, überschüssiges Biogas ander weitig zu verwerten, beispielsweise für einen externen Gas verbrauch, zur Einspeisung von elektrischer Energie aus dem oben erwähnten Gasmotor in ein öffentliches Netz oder zur Einspeisung in ein Fernwärmenetz.

Das, was aus dem Biogasreaktor schlußendlich übrig bleibt, wird in entsprechenden Absetzwannen bzw. Nachrottebunker behandelt und als Flüssigdünger oder Komposterde verwendet.

In einem bevorzugten Verfahren sollen jedoch die weichorganischen und die hartorganischen Stoffe getrennt verarbeitet werden. Für beide ist jeweils ein Doppelkammer extruder vorgesehen, in dem die entsprechenden Stoffe thermomechanisch aufgeschlossen und aufgefasert werden. Dabei gibt es dann auch die Möglichkeit, aufgefaserte Stoffe wieder zusammenzuführen und einer bestimmten Verwertung zuzuführen.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in

Fig. 1 ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Recyclieren von organischen Stoffen;

Fig. 2 ein weiteres Beispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Recyclieren von weich- und hartorganischen Stoffen.

Als Beispiele von organischen Stoffen sind in Fig. 1 C4- Pflanzen 1 sowie durch die Pfeile 2 organische Haus- und Siedlungsab-fälle angedeutet. Im Rahmen der Erfindung werden die C4-Pflanzen 1 in einen Doppelkammerextruder 3 eingegeben, wie er insbesondere in der CH-PS 674 474 beschrieben ist. In diesem Doppelkammerextruder findet eine Auffaserung der C4-Pflanzen bei gleichzeitiger Erwärmung auf ca. 120° statt. Dies bedeutet, daß die aufgefaserte Biomasse gleichzeitig hygienisiert wird.

Je nach Wunsch und eingegebenen organischen Stoffen kann aus dem Doppelkammerextruder 3 aufgefaserte Biomasse 4 oder als Brennstoff 5 verwendbare, beispielsweise brikettierte Biomasse entnommen werden. Letztere kann zur direkten Verbrennung in Raumöfen 6, offenen Kaminen, Zentral heizungen oder Großfeuerungsanlagen verwendet werden. Ferner gibt es die Möglichkeit mit dem Brennstoff Gasge neratoren 7 und zwar sowohl dezentrale Kleinanlagen, zentrale Großanlagen, Industrieheizungen und öffentliche Gebäude, als auch Blockheizkraftwerke 8 und auch hier wieder dezentrale Kleinanlagen, zentrale Großanlagen, Industrieheizungen oder öffentliche Gebäude zu betreiben. Über diese Energieanlagen wird Wärme, Dampf, Gas und/oder Strom, d. h., Energie erzeugt, die vom Menschen in einer entsprechenden Ansiedlung 9 genutzt wird. Aus dieser Ansiedlung 9 entstehen die oben beschriebenen organischen Haus- und Siedlungsabfälle.

Die aufgefaserte Biomasse 4 wird nun erfindungsgemäß einer weiteren Nutzung zugeführt. In der Figur sind nur Beispiele dargestellt. Zum einen kann die aufgefaserte Biomasse, da sie hygienisiert ist, als Torfersatzstoff für Kulturen 10, insbesondere Garten- und Feldkulturen, Obstkulturen und Baumschulen dienen.

Ein zweite bevorzugte Verwendung ist diejenige als Hilfs stoff zur Verbesserung und Sanierung von Böden 11. Vor allem bietet sich die aufgefaserte Biomasse zur Altlasten- Sanierung von kontaminierten Böden oder zur Rekultivierung an. Dabei ist daran gedacht, der aufgefaserten Biomasse auch Pilzkulturen zum Regenerieren von kontaminierten Böden zuzusetzen.

Desweiteren kann die aufgefaserte Biomasse als Verpackung dienen und zwar als Füllstoff bzw. loser Formfüllstoff 12.

Ferner ist daran gedacht, die aufgefaserte Biomasse 4 beispielsweise Karton- und Papiermaische 13 zuzumischen und so den Aufwand an neuer Cellulose zu vermindern.

Vor allem bieten sich die aufgefaserten Biomassen auch zur Füllung bzw. Herstellung von Baumaterialien 14 und hier insbesondere zur Herstellung von Dämmstoffen, Platten und Elementen an.

Insbesondere die Formfüllstoffe 12, Karton und Papier 13 sowie die Baumaterialien 14 werden ggfs. zusammen mit Pflanzen von den Böden 11 bzw. aus den Kulturen 10 wieder einem Doppelkammerextruder 15 aufgegeben und dort zu einem organischen Dünger 16 verarbeitet. Dieser wird wieder zum Düngen der C4-Pflanzen 1 verwendet.

Bevorzugt werden die organischen Haus- und Siedlungsabfälle 2 in einer Recyclingstufe 17 den Abfallstoffen aus der aufgefaserten Biomasse 4, d. h., insbesondere den Formfüll stoffen, Karton und Papier und den Baumaterialien zugemischt und mit diesen zusammen dem Doppelkammerextruder 15 aufgegeben. Auf diese Weise entsteht ein integriertes System, wobei die organischen Stoffe im Kreislauf geführt sind.

In Fig. 2 ist dagegen ein Verfahren zum Aufbereiten von weich- und hartorganischen Stoffen schematisch angedeutet. Die weichorganischen Stoffe werden von einem Transportfahr zeug 18 in einen Bunker 19 eingegeben. Diesem Bunker 19 folgt eine Grobzerkleinerung 20 nach, die beispielsweise aus einem geeigneten Shredder besteht.

Diese Grobfraktion wird der Behandlung durch einen Magneten 21 unterzogen, wobei Metalle, wie durch den Pfeil 22 dargestellt, ausgeschieden werden. Danach gelangt die Grobfraktion in eine Sortiertrommel 23, von welcher unbedenkliche Stoffe direkt in einen Doppelkammerextruder 24 eingegeben werden, während bedenkliche Stoffe einer Nachsortierung 25 unterzogen werden. In dieser Nachsor tierung werden Fremd- und Störstoffe, wie durch den Pfeil 26 angedeutet, ausgesondert.

In dem Doppelkammerextruder 24 findet der oben beschriebene thermomechanische Faseraufschluß der weichorganischen Stoffe statt, so daß aus dem Doppelkammerextruder 24 eine faserige Biomasse in einen Vorreaktor 27 gelangen kann. In diesem Vorreaktor 24 findet vor allem eine Homogenisierung der Biomasse statt, so daß aus dem Vorreaktor ein sehr homogenes Gemisch in einen Biogasreaktor 28 gelangt. Da die aufgefaserte und homogenisierte Biomasse eine sehr große Oberfläche besitzt, ist sie auf sehr wirkungsvolle Weise dem Angriff von Bakterien in dem Biogasreaktor ausge setzt.

Die entsprechenden Biogase werden einer Gasreinigung 29 unterzogen und in einem Gasspeicher 30 gespeichert. Über geeignete Energieumwandler 31 kann dann das Gas aus dem Gasspeicher in Prozeßenergie umgewandelt werden, welche sowohl den Biogasreaktor 28, den Doppelkammerextruder 24, entsprechende Förderbänder bei der Nachsortierung 25 oder auch anderen Energieverbraucher betreibt. Es besteht auch die Möglichkeit, durch Gas in einem Wärmetauscher 32 in Wärme für den Biogasreaktor 28 und den Vorreaktor 27 umzuwandeln.

Das nichtverbrauchte Gas aus dem Gasspeicher 30 kann für einen externen Gasverbrauch 32 Verwendung finden. Ebenso kann die nicht verbrauchte Energie aus dem Energieumwand ler 31, beispielsweise einem Gasmotor, in das Netz 33 eingespeist werden. Die nichtverbrauchte Wärme aus dem Wärmetauscher 32 wird bevorzugt als Fernwärme 34 genutzt.

Im Biogasreaktor 28 setzen sich nach unten Schlamm bzw. Sedimente ab, die, wie durch den Pfeil 35 angedeutet, ausgetragen werden. Im oberen Bereich des Biogasreaktors werden dagegen die flüssigeren Bestandteile abgezogen, die in eine Absetzwanne 36 gelangen. In der Absetzwanne 36 können sich die festen Bestandteile absetzen und werden danach in einen Nachrottebunker 37 ausgetragen. Von diesem gelangt das dort entstehende Produkt als Flüssigdünger 38 oder als Komposterde 39 zu einem Austrag.

Die flüssige Phase aus der Absetzwanne 36 gelangt in eine Entwässerung 40 bzw. zurück in den Vorreaktor 27. Die Entwässerung 40 steht wiederum für die festen Bestandteile mit dem Nachrottbunker 37 in Verbindung, während Flüssigkeit in einen Wassertank 41 gelangt. Aus diesem wird das Überschußwasser entweder ausgetragen oder aber zurück in den Vorreaktor gegeben.

Die hartorganischen Stoffe werden ebenfalls über ein Transportfahrzeug 18.1 in einen Bunker 19.1 gegeben. Auf einer Austragsschurre 42 gelangen die hartorganischen Stoffe unter einem Bandmagnet 43 hindurch zu einer Zerkleinerung 44. Durch den Bandmagneten 43 werden die Eisenmetalle ausgeschieden und in einen Behälter 45 gegeben.

Von der Zerkleinerung 44 fallen die hartorganischen Stoffe auf einen Kratzbodenförderer 46 und werden von dort in einen Beschickungsbunker 47 eines Doppelkammerextruders 48 eingegeben.

Die entsprechenden aufgefaserten organischen Stoffe aus dem Doppelkammerextruder 48 können zum einen direkt als Holzfaserprodukte 49, beispielsweise bei der Spanplatten herstellung Anwendung finden.

In einer anderen Verwertungsmöglichkeit ist vorgeschlagen, diese organischen Faserstoffe aus dem Doppelkammerextruder 48 mit der Komposterde 39 aus den weichorganischen Stoffen zu mischen, wodurch der entsprechende Dünger wesentlich verbessert wird. Dieser gelangt in ein Zwischenlager 50, zu einer Absackstation 51 oder zu einer offenen Verladestation 52.

Claims

1. Verfahren zum Recyclieren von weich- und/oder hartorga nischen Stoffen, wie Pflanzen, Holz-, Haus- und Siedlungs abfall, Klärschlamm od. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß die organischen Stoffe in einem Doppelkammerextruder behandelt oder verarbeitet und danach einer weiteren Verwendung zugeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die organischen Stoffe vor, während und/oder nach der Be handlung in dem Doppelkammerextruder mit einem Bindemittel versetzt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die organischen Stoffe während bzw. nach der Behandlung im Doppelkammerextruder zu Brennstoff bearbeitet, beispielsweise brikettiert und einer Verbrennung zugeführt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die organischen Stoffe im Doppelkammerextruder zu einer Biomasse aufgefasert werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Biomasse als Torfersatz unter Zugabe von Pilzen od. dgl. zur Bodenverbesserung und Sanierung verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Biomasse als Roh- oder Zuschlagsstoff in der Verpackung verwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Biomasse als Roh- oder Zumischmaterial bei der Karton- oder Papierherstellung verwendet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Biomasse als Roh- oder Zuschlagsstoff zur Herstellung von Baumaterialien verwendet wird.

9. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verwendung oder ein Produkt aus Verwendung der Biomasse in einen weiteren Doppelkammer extruder zu Dünger verarbeitet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Verwendung oder dem Produkt aus der Verwendung der Biomasse vor oder in dem Doppelkammerextruder organischer Haus- und Siedlungsabfall, Klärschlamm od. dgl. beigemischt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem organischen Stoff vor, während oder nach dem Doppelkam merextruder Pektin und/oder Fleischabfall beigemischt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Biomasse aus dem Doppelkammerextruder einem Bioreaktor zur Herstellung von Biogas zugeführt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Biogas gereinigt und zur Erzeugung von Energie bzw. Wärme für das Verfahren verwendet wird.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekenn zeichnet, daß die Biomasse aus dem Bioreaktor zur Herstellung von Flüssigdünger und/oder Komposterde verwendet wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Biomasse vor der Einspeisung in den Bioreaktor in einem Vorreaktor homogenisiert wird.

16. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die weichorganischen und die hartorganischen Stoffe getrennt in jeweils einem Doppelkam merextruder aufgefasert und nur teilweise danach wieder gemischt werden.