DE2551218A1

DE2551218A1 - Verwendung von tankern

Info

Publication number: DE2551218A1
Application number: DE19752551218
Authority: DE
Inventors: Carl-Goeran Prof Heden
Original assignee: Rederi Salenia AB
Current assignee: Rederi Salenia AB
Priority date: 1974-11-28
Filing date: 1975-11-14
Publication date: 1976-08-12
Also published as: ES442541A1; JPS5176477A; DK486675A; NO754008L; FR2292765B1; US3997400A; GB1520130A; DK138510B; NO140827B; FR2292765A1; SE7414953L; NO140827C; SE386910B; DK138510C

Description

Verwendung von Tankern

Bei der Extraktion verschiedener Stoffe, der Verwertung von Abfall usw., wird in großem Ausmaß von der Gärung Gebrauch gemacht. Zusätzlich zur Alkoholgärung verschiedener Arten von Körnern und Früchten, die seit alten Zeiten angewandt wird, werden nun auch Abfallflüssigkeiten von der Zellulose-Industrie zu Alkohol, Kohlenwasserstoffe zu Eiweiß usw. vergoren.

Insbesondere macht der rasch wachsende Bedarf an Futterprotein die mikrobiologische Eiweißerzeugung jetzt interessant. Es wurde festgestellt, daß die rapide steigenden Kosten für Kalbfutter, nämlich 3000 schwedische Kronen je Tonne Magermilch und 2000 schwedische Kronen je Tonne Molke,

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einen europäischen Markt für etwa 0,5 Millionen Tonnen mikrobiologischen Proteins, "SCP", pro Jahr eröffnet haben. Hinzu kommt die langfristige Notwendigkeit eines Ersatzes des Fischmehls (derzeit 1000 schwedische Kronen je Tonne) und vielleicht sogar auch eines Teils des Sojaeiweißes (derzeit 800 schwedische Kronen je Tonne), das gegenwärtig einen Teil des Geflügel- und Schweinefutters bildet. Es existieren Gärungsprozesse auf Basis von Methanol und von Sulfit und Papierabfall, wo Preise von etwa 1000 schwedischen Kronen je Tonne angenommen werden können; auf Basis von Absetzschlamm war es möglich, bis zu Zahlenwerten von nur 550 Schwedenkronen je Tonne zu gelangen.

Unter Berücksichtigung der verschiedenen zur Erzeugung von Methanol verfügbaren Syntheseverfahren wird Methanol einer der interessantesten Rohstoffe. Z. B. ist es möglich, Methanol aus Erdgas in Verbindung mit größeren Vorkommen zu erzeugen, doch läßt es sich auch aus dem Synthesegas erhalten, das sich mittels Pyrolyse oder Plasmabrennens aus Kohle, Haushaltmüll und Überflußzellulose gewinnen läßt. Wie durch diese Verfahren angedeutet wird, kann der Bedarf an großen Gärungsanlagen sowohl an Stellen, wo der Bau von Fabriken ziemlich kostspielig ist, als auch in dicht bevölkerten Gebieten auftreten, wo Gebäudeanlagen wertvoller als z. B. Ankerplätze sind.

Um in der Lage zu sein, große Mengen von Rohstoffen unterzubringen oder große Mengen von Konsumgütern, insbesondere Futterhefe, zu erzeugen, müssen die Gärungsanlagen ziemlich groß gemacht werden, so daß sie entsprechend aufwendig sind. Als Beispiele der Größe von Anlagen in gegenwärtig üblichem Maßstab kann man die "BP"-Anlage in Schottland mit 100 000 t/Jahr auf Paraffinunterlage kultivierter Hefe "ICI" in Teesside mit 100 000 t/Jahr auf Methanol kultivierten Bakterien, "Finnish Pulp and Paper", Pehilz mit

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10 000t/Jahr auf Sulfitabfall kultivierter Hefe, "Chemipetrol", Tschechoslowakei mit einer Anlage für 40 000 t/Jahr und einer anderen Anlage für 100 000 t/Jahr auf Äthylalkohol kultivierter Hefe erwähnen.

Die Größe der Kultivierungsbehälter variiert, jedoch sind Volumina im Bereich von 200 - 1000 m³ nicht unüblich. Solche Behälter können Ausbeuten zwischen 5000 und 30 000 t/ Jahr ergeben.

Eine Schwierigkeit ist die, daß der Rohstoff für die Gärung an verschiedenen Plätzen zu verschiedenen Zeiten anfallen und daher Transportprobleme für eine stationäre Gärungsanlage entstehen können. Ein gegebener Rohstoff, z. B. Melasse oder Methanol, kann in großen Mengen zu einem nieddigen Preis nur zu einem Zeitpunkt an einem bestimmten Ort zur Verfügung stehen, jedoch später lediglich an einem völlig anderen Ort angetroffen werden. Eine Verlegung der Gärungsanlage von einem Ort zu dem anderen könnte daher erhebliche Transportprobleme lösen. Außerdem wäre es auch möglich, die Gefahr politischer Störungen zu verringern.

Ein nur saisonmäßig auftretender Nachschub an bestimmten Rohstoffen, z. B. stärkehaltigem landwirtschaftlichem Abfall, macht oft kapitalintensive Investitionen in Gärungstechniken gegenwärtig weniger attraktiv.

Unter diesen Voraussetzungen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Maßnahme anzugeben, durch die es möglich ist, Gärungsprozesse der genannten Art anpassungsfähiger und mit geringeren Investitionen durchführen zu können.

Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist die Verwendung von Tankern als Behältern oder Gärbottichen für Gärungsprozesse.

Insbesondere lassen sich öltanker für den erfindungsgemäßen Zweck verwenden.

ölverschiffungen können unregelmäßig sein und dazu führen, daß Tanker für längere oder kürzere Zeiten ohne Fracht sind. Es sind nur relativ geringe Abänderungen erforderlich, um die Tanker als Gäranlagen verwenden zu können, und daher kann ein Tanker, der ohne Fracht ist oder nur Ballast trägt, zur Gärung verwendet werden. Während der Gärung können die Tanker auch von einem Platz, wo die Rohstoffe geladen werden, z. B. Kuba für Zuckerrohrmelasse, zur nachfolgenden Entladung des Produkts in Europa fahren, wonach eine erneute Umstellung auf ölfracht durchführbar ist.

Die erforderlichen Zusatzeinrichtungen für die Sterilisierung, Temperatursteuerung, Lüftung und Produktgewinnung können in leicht anschließbaren, den getrennten Tanks zugeordneten Deckbehältern enthalten sein, was eine große Flexibilität im Betrieb ermöglicht. Es ist leicht die Produktionskapazität abzusehen, die die Tankvolumina bieten, wenn man berücksichtigt, daß eine ¹¹SCP"-Ausbeute (mikrobiologisches Protein) von 65 kg/m³/Tag nicht unrealistisch ist. Tatsächlich ergibt ein Kultiviervolumen von 10 Litern die gleiche tägliche Eiweißausbeute wie ein Rind.

Bei ihrem Aufbau bieten Tanker Raum, der sich mit geringen Abänderungen zu Gärungsanlagen umwandeln läßt. Ringförmige oder radiale Rohre mit zahlreichen Löchern können am Boden des Tankerölladeraums vorgesehen werden, um den Brei oder die Maische mit sog. Preßluftförderung zu lüften und zu rühren. Rohre aus porösem keramischem Werkstoff oder Sintermetall können hierzu auch verwendet werden.

Der Sauerstoffzufuhrbedarf und die erforderliche Kühl-

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leistung sind wesentlich für eine konstante Produktivität, 3,5 g/l/h für verschiedene Kohlenstoffquellen, und Werte von "Cooney and Levine, Adv. Appl. Microbiol." 15, 337 (1972) sind im folgenden angegeben:

Kohlenstoffquelle

Wirkungsgrad Sauerstoff- Wärmebedarf erzeugung mmol/l/h kcal/l/h

g Zellen g/Zellen g Unterlage g/oxygen

Glycose Methanol Methan n-Alkan

0,5	2,1	53	6,4
0,5	0,7	150	18,0
0,6	0,2	560	67,0
1,0	0,53	210	25,0

Sehr große Wärmemengen werden also bei der Gärung und insbesondere bei aerober Gärung entwickelt. Daher müssen große Mengen von Kühlmedium zugeführt werden, um die Temperatur auf einem optimalen Niveau konstant zu halten. Dies bedeutet keine besonderen Probleme in einem Tanker, wo das Kühlwasser direkt aus dem Meer eingeführt werden, durch Kühlleitungen im Gärmedium oder Wärmeaustauscher strömen und wieder in das Meer abgeleitet werden kann. Dies läßt sich durch die Abdeckung des Gärbehälters vornehmen, es ist jedoch auch möglich, Löcher im Boden des Tankladeraums und des Schiffes anzubringen und das Kühlwasser hierdurch ein- und auszuleiten.

Ein Problem, das bisher ein ernstliches Hindernis für die Verwendung von Tankern für die Gärung bedeutet hätte, ist die Sterilisierung des Gärmediums. Wenn man mit reinen, nicht verunreinigten Kulturen arbeitet, ist eine besondere Sterilisationstechnik erforderlich, und bei technischen Prozessen wird die Sterilisierung stets mit Dampf vorgenommen. Eine Dampfsterilisierung der Räume in den relativ dünnwandigen Behältern in einem öltanker ist unter Berücksichti-

gung der zum Gären erforderlichen Genauigkeit nicht möglich. Andererseits lassen sich verschiedene chemische Stoffe, wie z. B. Betapropiolacton, Äthylenoxid, Formalin usw., mit Vorteil verwenden. Ein Betapropiolactonnebel ist besonders zu bevorzugen, da dieser Stoff bei Hydrolyse zu ß-Hydroxapropionsäure umgewandelt wird, die als Kohlenstoffquelle für viele Mikroorganismen dienen kann. Eine Anzahl von Alkoholen in relativ konzentrierter Form kann ebenfalls als Desinfektionsmittel verwendet werden, und sie können bei größerer Verdünnung auch als Substrate dienen. Zum verläßlichen Abtöten von Keimen erfordern die Alkohole besondere Zusätze. Das Gärungsmedium kann v/ie üblich wahlweise mit Dampf oder chemisch sterilisiert werden.

Ein anderes Problem, das sich bei der Gärung in Tankarn ebenfalls leicht lösen läßt, ist die Beseitigung des Abfalls. Bei der Alkoholgärung werden z. B. nach Abdestillier en des Alkohols Treber erhalten. Diese Treber lassen sich in gewissem'Ausmaß als Viehfutter verwenden, doch in größeren Mengen stellen sie hinsichtlich der Beseitigung normalerweise Probleme dar. Solche Treber können jedoch aus Tankern ohne Verursachung irgendwelcher Verschmutzungsprobleme in ziemlich großen Mengen in das Meer abgelassen werden, da die Treber im Meerwasser ohne weiteres als Nährstoff für Organismen im Wasser dienen oder sich zersetzen.

Es wurde oben beschrieben, v/ie Tanker vorteilhaft zur Gärung z. B. von Zuckerrohrmelassen aus Kuba verwendet werden können, während sie im Ballastzustand nach Europa fahren, und so eine Ausnutzung der Transportdauer zur Gärung ermöglicht wird. Ein anderer Gärungsprozeß, der in steigendem Umfang Anwendung findet, ist die Eiweißgärung aus Methanol. Für diesen Gärungstyp kann das Beladen des Tankers an einem Ort eines Erdgasvorkommens stattfinden. Dort wird Methanol synthetisiert, während gleichzeitig die Oberschuß-

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energie der Methanolgewinnung zur Erzeugung von Stickstoffverbindungen ausgenutzt werden kann, die als Nährsalze für die Hefekultur dienen. Die Eiweißgärung kann entweder stationär erfolgen oder während des Transports zu dem Ort stattfinden, wo das Endprodukt verwendet werden soll.

Beispiel

Ein kleiner Küstentanker mit einem Tankvolumen von angenähert 100 m³ wurde gereinigt und mittels eines Betapropiolacton-Sprühnebels sterilisiert. 20 m³ Melassen von der Zuckerrübenerzeugung mit einem Trockengehalt von 77 Gew.-%, einem Zuckergehalt von 50 Gew.-%, einem Raffinosegehalt von 1 Gew.-%, einem Aschegehalt von 11 Gew.-% und 18 Gew.-% unvergärbaren organischen Stoffen wurden auf 80 m³ verdünnt, und man setzte 100 kg Preßhefe zu.

Die Melasse enthält beträchtliche Mengen von Stickstoff- und Phosphorverbindungen, doch wurden auch noch 100 kg Ammoniumphosphat zugesetzt, um eine ausreichende Menge von Nährsalzen für die Hefe zu erhalten.

Die Gärung fand bei einer Temperatur von 27 ⁰C statt, und man behielt diese Temperatur mit Hilfe einer Rohrwendel bei, in der Seewasser zirkulierte. Das dabei gebildete Kohlendioxid, etwa 2t, wurde zu Trockeneis abgekühlt. Nach 38stündiger Gärungsdauer wurde die vergärte Maische zu einer Destillationsanlage übergepumpt, wo 4800 1 Alkohol extrahiert wurden.

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Claims

Patentansprüche

1. Verwendung von Tankern als Behältern oder Gärbottichen für Gärungsprozesse.

2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Gärung eine Sterilisierung mit chemischen Stoffen, wie Betapropxolacton, Äthylenoxid usw., stattfindet.

3. Verwendung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gärungsprozeß während des Transports zum Platz des Verbrauchs der Endprodukte durchgeführt wird.