DE4325069A1 - Verfahren zum Herstellen von Brennstoffbriketts - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Brennstoffbriketts aus karbonisierten nach­ wachsenden kohlenstoffhaltigen Biomassen.

Es sind bereits Verfahren zum Herstellen von Brenn­ stoffbriketts durch Verpressen verschiedenartiger Biomassen, wie z. B. Kaffee- und Kakaoschalen, Bagasse, Baumwollkapseln, Erdnußschalen, Abfällen der Fruchtverarbeitung, Schilfgras usw. bekannt.

Die aus diesen Biomassen durch Karbonisierung gewonnenen Biokohlen fallen in kleinstückiger bis pulveriger Form an. Sie müssen für eine weitere Verwendung brikettiert werden. Hierbei ist vorge­ sehen, daß die Biokohlen gemahlen und anschließend mit einem Bindemittel beispielsweise Holzteer, Melasse oder Stärke sowie Wasser vermischt werden. Die so erzeugte Masse wird mittels handelsüblicher Vorrichtungen gepreßt und die Preßlinge werden anschließend nach Absieben von Feinteilen einer Trockenanlage zugeführt. Durch das Zufügen von Wasser ist eine intensive Trocknung bespielsweise in einem Tunnelofen mit Heißluft erforderlich. Bei diesem Verfahren ist nachteilig, daß die durch Karbonisierung nachwachsender Rohstoffe erzeugten Biokohlen auch unter Anwendung großer Binde­ mittelmengen nicht mit der gewünschten Festigkeit brikettiert werden können. Die blättchenartige Struktur vieler Biokohlen führt nicht zu einem überlagernden, verfilzten Verbund der Kohle­ partikel. Nach Verlassen des Presswerkzeuges ist bei einer Mehrzahl der Briketts ein Auffedern der Presslinge zu beobachten, die somit weder lager­ noch transportstabil sind. Die bekannten Verfahren zum Herstellen von Brennstoffbriketts auf Basis karbonisierter nachwachsender Rohstoffe sind darüber hinaus sehr energieaufwendig, da eine zusätzliche Trocknung durchgeführt werden muß.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art zu schaffen, mit dem in einfacher Weise und ohne großen Energie­ einsatz Brennstoffbriketts auf Basis von karbonisierten, nachwachsenden Rohstoffen herge­ stellt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als kohlenstoffhaltiges Ausgangsmaterial aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellte Biokohle verwendet wird, der vor dem Verpressen zu Brenn­ stoffbriketts naturbelassene Pflanzenfasern als Bindemittel beigemischt werden. Es hat sich ge­ zeigt, daß beispielsweise bei Einsatz einer Doppelschneckenpresse und durch die Beimischung von naturbelassenen Pflanzenfasern zu der Biokohle eine weitere spezielle Vorbehandlung der Biokohle beispielsweise die Aufbereitung der Biokohle auf ein definiertes Körnungsspektrum und die Zugabe von Wasser nicht mehr notwendig sind. Dadurch, daß der Ausgangsmasse kein Wasser zugegeben wird, ist eine spätere intensive Trocknung unter Zufuhr von bei­ spielsweise zusätzlicher Heißluft nach dem Ver­ pressen nicht mehr notwendig. Somit können er­ hebliche Energieeinsparungen erzielt werden.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.

Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausfüh­ rungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnung, die in einem Blockschaltbild den Verfahrensablauf zeigt, näher erläutert.

Das in der Figur gezeigte Blockschaltbild ver­ deutlicht den Verfahrensablauf zur Herstellung von Brennstoffbriketts auf der Basis von karbonisierten nachwachsenden Rohstoffen. In einem ersten Ver­ fahrensschritt 10 werden vorhandene Biomassen, beispielsweise Holz und Rindenabfälle, Getreide­ schalen, Nußschalen, Fruchtsteine, Kakao- oder Kaffeeschalen, Stroh, Bagasse, Baumwollkapseln und ähnliche nachwachsende Rohstoffe durch Karboni­ sierung, d. h. durch Verkohlung in Biokohle umge­ wandelt. Durch die Karbonisierung, die bei Temperaturen bis 500°C durchgeführt wird, werden Biokohlenstoffe erzeugt, die einen Kohlenstoff­ gehalt von mehr als 70 Gewichtsprozent aufweisen. Die organische Struktur des Ausgangsmaterials bleibt beim Karbonisieren weitgehend erhalten, das heißt die Biokohlen weisen eine in etwa blättchenartige Struktur auf.

In einem zweiten Verfahrensschritt 12 wird die Biokohle mit naturbelassenen Pflanzenfasern 14, insbesondere in Form von grünen langfaserigen Gräsern oder ähnlichen lokal verfügbaren Pflanzen­ teilen vermischt. Dieses Gemisch aus Biokohle und den Pflanzenfasern wird in einem nächsten Ver­ fahrensschritt 16 weiter vermischt und verpreßt. Dieses Vermischen und Verpressen erfolgt durch eine gegenläufige Schnecken aufweisende Doppelschnecken­ presse. Durch die Reibwirkung der gegenläufigen Schnecken werden die unterschiedlich strukturierten Biokohlen auf die erforderliche, für den Preß­ vorgang optimale Korngrößenstruktur gebracht und verteilt. Gleichzeitig wird das in Form von Pflanzenfasern eingebrachte Bindemittel intensiv mit der Biokohle vermischt. In der Doppelschnecken­ presse werden dabei insbesondere am Schneckenende Drücke von ca. 200 bar erreicht, die das Biokohle- Pflanzenfaser-Gemisch so stark erhitzen, daß der aus den Pflanzenfasern austretende Saft in Verbindung mit der natürlichen Faserstruktur die erwünschte Bindewirkung ergibt. Dabei verfilzt das Bindemittel mit der Biokohle, so daß es im Brikett nicht mehr sichtbar ist. Die derart erzeugten Biokohlebriketts können frei abbrennen, da keine zusätzlichen raucherzeugenden Bindemittel wie beispielsweise Holzteer usw. eingesetzt werden. Die erzeugte Mischung wird dann in dem gleichen Arbeitsgang durch eine Matrize gepreßt, die beispielsweise einen kontinuierlichen Kohlenstrang von 50 mm Durchmesser und ca. 200 mm Länge erzeugt.

Diese strangförmigen Biokohlenbriketts werden nunmehr in einem nächsten Verfahrensschritt 18 in scheibenförmige Biokohlebriketts mit beispielsweise einem Durchmesser von 50 mm und 20 mm Dicke geschnitten werden. Diese erzeugten transport- und lagerstabilen Biokohlebriketts werden in einem nächsten Verfahrensschritt 20 getrocknet. Da bei diesem Verfahren kein Wasser zugegeben wurde, ist eine intensive Trocknung, das heißt unter Zufuhr von energieintensiver Heißluft nicht erforderlich. Die vollständige Trocknung der Biokohlebriketts erfolgt ausschließlich an der Luft. Dazu können diese beispielsweise breitflächig ausgebreitet werden. Während die erzeugten scheibenförmigen Biokohlebriketts sich sehr gut als Haushalts­ brennstoff eignen, können nach Verlassen der Doppelschneckenpresse im Verfahrensschritt 16 die erzeugten strangförmigen Biokohlebriketts ohne Zerschneiden ebenfalls gleich getrocknet werden, so daß beispielsweise für Industrieöfen ein sehr gut geeigneter Brennstoff zur Verfügung steht.

Die Dichte der nach dem Verfahren hergestellten Biokohlebriketts garantieren Formstabilität und geringe Abriebverluste, wodurch diese gut lager- und transportfähig sind. Weiterhin wird ein dem traditionellen Brennstoff Holzkohle gleichwertiges Anzünd- und Abbrennverhalten erreicht sowie weisen die Biokohlebriketts nahezu gleichwertige Heiz­ leistungen von ca. 28.000 kJ/kg auf. Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugten Biokohlebri­ ketts können als hochwertiger, umweltfreundlicher Brennstoff in industriellen und gewerblichen sowie Haushaltsfeuerungsanlagen eingesetzt werden. Die Biokohlebriketts verursachen dabei keine Schwefel­ emissionen und führen als aus gewachsenen Pflanzen­ massen entstandene Briketts zu keiner CO₂- Anreicherung in der Atmosphäre.

Weiterhin ist sehr vorteilhaft, daß die trockenen Biokohlebriketts sich relativ leicht von Hand brechen lassen, so daß der Brennstoff je nach Bedarf gut dosiert werden kann.

Die erzeugten Biokohlebriketts sind insbesondere für die Entwicklungsländer eine zukunftsweisende Alternative zu Feuerholz und Holzkohle und damit von grundlegender Bedeutung im Kampf gegen den Raubbau an den Wäldern mit seinen katastrophalen ökologischen Folgen.

Es wurde ein einfaches Verfahren gefunden, bei dem die Aufbereitung der Biokohle auf ein definiertes Körnungsspektrum, das Beimischen eines Binde­ mittels, hier Pflanzenfasern und die Produktion eines vorzugsweise strangförmigen Briketts in einem Arbeitsgang erfolgen kann. Insgesamt ergibt sich damit der Vorteil, daß die Herstellung der Bio­ kohlebriketts durch eine einfache robuste Maschi­ nentechnik erfolgen kann, die neben einer ein­ fachen und sicheren Bedienungsweise zu erheblichen Kostenreduzierungen führt. Darüber hinaus können sehr günstig, insbesondere in Entwicklungsländern, lokal vorhandene preiswerte Bindemittel verwendet werden.

Die Anlage zur Durchführung des Verfahrens kann sehr einfach und klein gehalten werden, so daß diese gut transportabel ist und auch an entlegene Gebiete ohne weiteres eingesetzt werden kann. Wird diese Brikettieranlage mit einer Anlage zum Karbo­ nisieren von nachwachsenden Rohstoffen kombiniert, so ist insgesamt eine ökologisch unbedenkliche und preiswerte Herstellung von Biokohlen bzw. Bio­ kohlenbriketts unmittelbar am Anfallort der nach­ wachsenden Rohstoffe möglich.

Claims (8)

1. Verfahren zum Herstellen von Brennstoffbriketts aus karbonisierten, nachwachsenden kohlenstoff­ haltigen Ausgangsmaterialien (Biomassen), dadurch gekennzeichnet, daß den karbonisierten Biomassen naturbelassene Pflanzenfasern als Bindemittel beigemischt werden und das Gemisch anschließend verpreßt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als naturbelassene Pflan­ zenfasern grüne langfaserige Gräser, insbesondere einen großen Pflanzensaftanteil aufweisende Gräser beigemischt werden.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das kohlenstoffhaltige Ausgangsmaterial in eine Korn­ größe von 0,05-5 mm, vorzugsweise 0,1-3 mm, gemahlen wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pflan­ zenfasern in einer Menge von 3-15 Ge­ wichtsprozent, vorzugsweise 5-10 Gewichtsprozent beigemischt werden.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus kohlenstoffhaltigem Ausgangsmaterial und Pflanzenfasern unter einem Druck von 150-350 bar, vorzugsweise 200-300 bar verpreßt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffbriketts zu Strängen von ca. 200 mm Länge und ca. 50 mm Durchmesser verpreßt werden.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stränge unmittelbar nach dem Verpressen in Scheiben von ca. 20 mm Dicke geschnitten werden.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stränge und/oder Scheiben getrocknet, vorzugsweise luft­ getrocknet werden.