DE60014949T2

DE60014949T2 - Verfahren und vorrichtung zur reduktion von treibhausgasen

Info

Publication number: DE60014949T2
Application number: DE60014949T
Authority: DE
Inventors: Yrjö AHO
Original assignee: BIOLENTINA ESPOO Oy; BIOLENTINA Oy
Current assignee: BIOLENTINA ESPOO Oy; BIOLENTINA Oy
Priority date: 1999-07-08
Filing date: 2000-07-10
Publication date: 2006-02-02
Anticipated expiration: 2020-07-11
Also published as: FI991566A; ATE279493T1; AU6163100A; EP1228164B1; FI111086B; WO2001004235A1; EP1228164A1; DE60014949D1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Reduktion des Ausstoßes von Treibhausgasen, insbesondere Kohlendioxid, wobei kohlenstoffhaltige Materialien, Holz, Pflanzenteile, daraus hergestellte Produkte, und insbesondere Pflanzenabfälle und Siedungsabfälle, die kaum zur Energieproduktion geeignet sind, derart behandelt werden, dass die Freisetzung von Kohlendioxid zurück in die Atmosphäre wesentlich reduziert und eingeschränkt wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

– Karbonisieren einer organischen Masse durch Aufheizen derselben in einem sauerstofffreien Volumen oder einem Volumen mit begrenztem Sauerstoff zu Kohle, deren Menge mehr als 50% des Kohlenstoffgehalts der Trockenmasse beträgt, und zu einer Gasmischung, die verbrannt wird,
– Rückgewinnung von Primärenergie aus den Gasen in einem Wärmetauscher, und
– Kondensieren des Wasserdampfes aus den Gasen drucklos oder unter Druck.

Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung, die das Verfahren zur Reduktion des Ausstoßes von Treibhausgasen, insbesondere Kohlendioxid, verwendet, wobei kohlenstoffhaltige Materialien, Holz, Pflanzenteile, daraus hergestellte Produkte, und insbesondere Pflanzenabfälle und Siedlungsabfälle, die kaum zur Energieproduktion geeignet sind, derart behandelbar sind, dass die Freisetzung von Kohlendioxid zurück in die Atmosphäre wesentlich reduziert und eingeschränkt wird, wobei die Vorrichtung einen Verkohlungsreaktor aufweist, in dem eine organische Masse durch Aufheizen in einem sauerstofffreien Volumen oder einem Volumen mit begrenztem Sauerstoff zu Kohle verkohlbar ist, deren Menge mehr als 50% des Kohlenstoffgehalts der Trockenmasse beträgt, und zu einer Gasmischung; die Vorrichtung umfasst einen Nachbrenner zum Verbrennen der Gasmischung und einen Wärmetauscher zum Rückgewinnen von Energie, wobei anschließend die Verbrennungsgase und unverbrannte Rückstände der Gasmischung derart behandelt werden, dass sie drucklos oder unter Druck kondensieren.
Diese Art von Verfahren und Vorrichtung ist im Dokument EP-A-0671453 beschrieben. Biomasse wird in Abwesenheit von Sauerstoff aufgeheizt, und das Abgas wird wenigstens teilweise verbrannt, um ein Gas mit einer Temperatur von 800°C bis 1400°C zu produzieren. Ein Teilstrom des Verbrennungsgases kann als Vorheizgas zum Trocknen der Biomasse verwendet werden. Das Vorheizgas verlässt die Vorheizzone bei einer Temperatur von 105°C.
Die Menge von Treibhausgasen, wie z. B. Kohlendioxid oder CO₂, hat sich im Verlauf der vergangenen 100 Jahre enorm erhöht, was, gemäß dem gegenwärtigen Wissen, einer der Faktoren ist, die zur Erwärmung des Globalklimas beitragen. Die Klimaerwärmung und eine starke industrielle Entwicklung sind während der gleichen Periode aufgetreten, was auch die erhöhte Verwendung fossiler Brennstoffe umfasst und so die Freisetzung von insbesondere CO₂ in die Atmosphäre, wobei die jährliche Rate der Freisetzung von CO₂ in die Atmosphäre ungefähr 28 Milliarden Tonnen beträgt.
Eine andere, die Temperaturbalance umstoßende Veränderung ist teilweise ein Ergebnis der Zerstörung der Wälder (erneuerbare natürliche Ressourcen). Obwohl Wälder gegenwärtig in den industrialisierten Ländern zunehmen, nehmen die effektiven Regenwaldbereiche entsprechend sogar mit einer schnelleren Rate ab.
Die Menge von CO₂, das in der jährlichen Fotosynthesereaktion der Flora gebunden ist, liegt bei ungefähr 180 Milliarden Tonnen. Das gleiche Volumen wird in erster Linie als Ergebnis von Zersetzung freigesetzt, wobei die Zykluszeit im Mittel 50 – 100 Jahre beträgt. Die lange Zyklus- oder Umsatzzeit erneuerbarer Brennstoffe, wie z. B. Holz, spricht selbst für die zugehörige Entwicklung. Auf der anderen Seite werden die Konsequenzen der Entwicklung davon im wesentlichen nicht vor dem Ablauf jener Zykluszeit sichtbar, d. h., in ungefähr 50 – 100 Jahren, was eine zu lange Zeit ist angesichts internationaler Vereinbarungen, wie z. B. der Kioto-Vereinbarung zur Begrenzung des Ausstoßes von Kohlendioxid.
Die Erwärmung der Atmosphäre führt zu einer Erhöhung des Gehalts an Wasserdampf, der für seinen Teil mehr Wärme absorbiert, wodurch sich eine Temperaturerhöhung ergibt und dadurch eine Verstärkung des Einflusses von CO₂.
Nachdem die vorstehenden Probleme entdeckt wurden, sind Verfahren entwickelt worden, um die Freisetzung von CO₂ einzuschränken und zu drosseln. Verschiedene alternative Verfahren sind im wesentlichen bisher bekannt, z. B. die Verwendung von Solar-, Wind- und Atomenergie. Die Ausnutzung von Solar- und Windenergie befindet sich lediglich in einem frühen Entwicklungsstadium und ist so sehr teuer. Die Verflüssigung und Speicherung von CO₂ ist ebenfalls unbequem durchzuführen, aufgrund der dürftigen Handhabungseigenschaften von CO₂.
Die Kioto-Vereinbarung schlägt das Binden von CO₂ mittels Algenzüchtung vor. Eine weitere durchführbare Lösung ist die Erweiterung von Waldbereichen. Die Wirkung dieser Lösungen ist jedoch auf kurze Zeit betrachtet unzureichend, obwohl dies eine wichtige Lösung zum Erreichen einer Balance über einen längeren Zeitraum (50 – 200 Jahre) ist.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung des vorstehenden Typs sind von der Patentveröffentlichung US-5,725,738 vorbekannt. Sie schlägt vor, dass eine Biomasse auf Förderwagen durch das Verfahren gebracht wird. Der kondensierbare Bestandteil der Abgase wird vom nichtkondensierbaren Bestandteil in Kondensator-Zyklonen getrennt. Die Temperatur, die beim Vorheizen einer Biomasse verwendet wurde, ist so hoch (120°C – 250°C), dass die Verdampfungswärme von Wasserdampf nicht wiedererlangt werden konnte, d. h., die Abgase konnten nicht effizient beim Vorheizen einer Biomasse ausgenutzt werden.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung, die in der Lage sind, eine effektive und ökonomisch attraktive Lösung zur Reduktion der Ausstoßes von Treibhausgasen bereitzustellen.
Um dieses Ziel zu erreichen, ist ein Verfahren der Erfindung hauptsächlich dadurch gekennzeichnet, dass die Wärme, die bei der Kondensation einer Gasmi schung freigesetzt wird, beim Erhitzen und Trocknen von Materialien ausgenutzt wird, die dem Verfahren nach einem Gegenstromprinzip zugeführt werden, um auch die Verdampfungswärme wiederzugewinnen, die bei der Kondensation von Wasserdampf freigesetzt wird, und Wasser, das in dem Gegenstrom-Erhitzer ausgebildet wird, wird in eine Kollektoreinheit ausgestoßen.
Weiterhin ist eine Vorrichtung zur Verwendung des Verfahrens hauptsächlich dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeenergie, die bei der Kondensation von Gasen freigesetzt wird, dazu geeignet ist, bei der Erwärmung und beim Trocknen von Materialien ausgenutzt zu werden, die mittels eines Gegenstromheizers in das Verfahren eingebracht werden, um auch die Verdampfungswärme der Kondensation von Wasserdampf zurückzugewinnen, wobei der Gegenstromheizer in Verbindung mit dem Verkohlungsreaktor mittels einer Zuführleitung (41) für das organische Material steht, wobei die Vorrichtung weiterhin eine Kollektoreinheit (11) zur Aufnahme von Wasser vom Gegenstromheizer umfasst. Der sich ergebende Kohlenstoff ist insbesondere in der Reinigung von Wassermassen und als Bodenaufbereiter verwendbar.
Die Lösung der Erfindung ist hinsichtlich der Energie-Ökonomie attraktiv, da eine wesentliche Energiemenge effizient bei einer niedrigen Temperatur ausgenutzt werden kann. Weiterhin kann das Material der Vorrichtung ohne jegliche Vortrocknung zugeführt werden.
Bei der vorliegenden Erfindung wird deshalb die Reduktion des Ausstoßes von Treibhausgasen basierend auf der Karbonisation oder Verkohlung organischen Materials erreicht, wobei die herausragende Stabilität von Kohlenstoff in der Natur die Zirkulationszeit von Kohle wesentlich herabsetzt. Wenn organische Bestandteile verbrannt werden, wird das Kohlendioxid (CO₂) sofort freigesetzt, wenn dieselben durch Mikroben zersetzt werden, wird das Kohlendioxid Jahrzehnte zurückgehalten, aber wenn dieselben karbonisiert werden, erfolgt das Zurückhalten für Jahrhunderte, vielleicht Jahrtausende. Ein weiterer wesentlicher Vorteil, der durch das Verfahren gewonnen wird, ist die geringe Menge und die Zusammensetzung von Abgas, das bei der Karbonisation oder beim Verkohlen hergestellt wird. Die Zusammensetzung umfasst sehr wenig Kohlendioxid und Stickstoff. Der Hauptteil besteht aus Wasserdampf, dessen Kondensation bevorzugterweise mittels Kühlung und einer möglichen Druckerhöhung bewirkt wird. Daraus folgt eine höchst wirksame Zurückgewinnung von Energie, und das Verfahren wird fast gar nicht von der Feuchtigkeit eines Materials, das dem Verfahren zugeführt wird, beeinflusst.
Das Verfahren ist bevorzugterweise in der Lage, Materialien zu nutzen, die normalerweise für die Produktion von Energie nur wenig geeignet sind, wie z. B. Siedlungsabfälle und Zweige von Bäumen, Blätter, Unterholz, Stumpfen und Wurzeln, die dem Verfahren ohne eine Trocknung mittels einer Zerkleinerungsanlage zugeführt werden können. Jegliches organisches Material ist akzeptabel, wie z. B. Holz, Pflanzenteile, daraus hergestellte Produkte und, mittels entsprechender Anlagenanordnungen, auch Abfallöle und Plastik.
Das Verfahren eliminiert die meisten der Deponieprobleme und tut dies ökonomisch in einer energieproduzierenden Art und Weise, zusätzlich zum wichtigsten Ziel, der Reduktion des CO₂-Ausstoßes.
Das Verfahren kann modifiziert werden, um in Einrichtungen, die für Hauptbevölkerungszentren gedacht sind, vollständiger zu sein, aber auch, um für kleinere Kapazitäten einfacher zu sein, im Hinblick auf die Transportkosten.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen aufgezeigt.
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei:
1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel für ein Karbonisations-Verfahren; und
2 zeigt ein Beispiel für eine Anlage zur Wärmerückgewinnung zur Trocknung und zum Vorheizen einer Masse, die in das Verfahren eingebracht werden soll.
Die Karbonisations-Vorrichtung umfasst einen Gegenstromheizer, bezeichnet mit dem Bezugszeichen 1. Der Gegenstromheizer 1 steht in Verbindung mit einem Karbonisations- oder Verkohlungsreaktor 2 mittels einer Zuführleitung 41 für organisches Material. Der Verkohlungsreaktor 2 steht in Verbindung mit einer separaten weiteren Verarbeitungsausrüstung für Materialien, Kohle 20 und eine Gasmischung 30, die darin produziert werden.
Die weitere Verarbeitungseinrichtung für Kohle 20 umfasst einen Kühler 3, ein Sieb 4, eine durchflossene Unterlage 5, eine Wascheinheit 6 und eine Pellet-Einheit 7, die alle miteinander in Verbindung stehen. Die weitere Verarbeitungseinrichtung für die Gasmischung 30 umfasst einen Nachbrenner 8, einen Wärmetauscher 9, einen Gegenstromheizer 1, eine Wascheinheit 10 und eine Kollektoreinheit 11, die alle in Verbindung miteinander stehen.
Die tatsächliche Karbonisation organischen Materials findet im Verkohlungsreaktor 2 statt. Im allgemeinen ist jedes organische Material zur Verwendung in dem Verfahren geeignet. Insbesondere können die Materialien Deponieabfälle, landwirtschaftliche Vegetationsabfälle, Zweige von Bäumen und Rinden, Unterholz, organische Haushaltsabfälle, Packbretter und zu einem gewissen Ausmaß auch Plastik umfassen.
Das Erhitzen organischen Materials im Reaktor 2 wird unter Bedingungen durchgeführt, die sauerstofffrei sind oder eine begrenzte Menge Sauerstoff umfassen. Sauerstoff wird in dem Reaktor 2 hauptsächlich zusammen mit dem zugeführten organischen Material aufgenommen. Falls angesichts der Steuerung des Verfahrens erforderlich, kann die Zufuhr von Sauerstoff dennoch künstlich geregelt werden. Das Endprodukt einer sich ergebenden, wärmeerhaltenden oder exothermen Karbonisations- oder Verkohlungsreaktion besteht hauptsächlich aus der Kohle 20 und der Gasmischung 30, wobei die letzte hauptsächlich Stickstoffgas umfasst, verdampftes Wasser, und auch eine kleine Menge CO₂. Als brennbare Bestandteile umfasst die Gasmischung 20 weiterhin Kohlenstoffmonoxid, Wasserstoff, Methan, Azeton und Essigsäure.
Die Verkohlungsreaktion wird im Reaktor 2 bei bestimmten Temperaturen durchgeführt. Bevorzugterweise findet dies bei Temperaturen von 350 – 600°C statt. Bei niedrigeren Temperaturen karbonisiert das organische Material nicht hinreichend gut, und bei höheren Temperaturen wird die Oberflächenaktivität der sich ergebenden Kohle 20 geringer sein. Aus diesem Grund wird die Karbonisation bevorzugterweise bei Temperaturen von 400 – 500°C bewirkt. Das Holzmaterial, das in das Verfahren einzubringen ist, hat einen Gehalt trockenen Materials mit ungefähr 40% Kohlenstoff, und das organische Abfallmaterial hat einen Gehalt trockenen Materials mit ungefähr 35% Kohlenstoff. Bei den oben angegebenen Temperaturen werden mehr als 50%, jedoch bevorzugterweise ungefähr 75 – 90% des Kohlenstoffgehalts des organischen Materials in Kohle 20 umgewandelt.
Die sich ergebende Kohle 20 wird von der Gasmischung 30 getrennt und entlang der Durchlässe 42a, 42b zum Kühler 3 transportiert. Die Trennung von Kohlenstaub, der zusammen mit der Gasmischung 30 in eine Leitung 42 wandert, kann durch die Verwendung z. B. von Zyklonen 13 in Verbindung mit dem Reaktor 2 beeinflusst werden. Ein Kondensationsmittel für den Kühler 3, z. B. Wasser, wird dem Kühler 3 separat zugeführt. Die Wärmeenergie der Kohle 20, die im Kühler 3 vorliegt, wird in ein Kondensationsmittel 21 übertragen, das entlang eines Durchlasses 42c zum Gegenstromheizer 1 befördert wird. So wird die Wärmeenergie der Kohle 20 für die Trocknung und Erhitzung von Materialien, die in das Verfahren einzubringen sind, ausgenutzt.
An dieser Stelle ist das Kohlenmaterial, das den Kühler 3 durchlaufen hat, natürlicherweise kein reiner Kohlenstoff, sondern umfasst verschiedene Verunreinigungen und nicht brennbare Materialien, wie z. B. Sand und Metalle, die von der Kohle 20 getrennt werden. Dies wird bevorzugterweise mittels eines geeigneten Trennungsverfahrens erreicht, das z. B. ein Vibrationssieb 4, eine durchflossene Unterlage 5, geeignet zur Trennung grober Verunreinigungen, z. B. Sand, von Kohle, umfasst.
Hierauf folgt die Beförderung der Kohle 20 entlang eines Durchlasses 42d und deren Waschen in einer Wascheinheit 6. Die Kohle 20 wird weiter entlang eines Durchlasses 42e zu einer Pellet-Einheit 7 transportiert, in welcher die Kohle 20 geeignet für verschiedene Anwendungen konvertiert (pelletisiert) wird.
Wenn die Kohle keine hinreichende Verwendung bei der Wasserbehandlung oder als Bodenaufbereiter findet, kann sie aufbewahrt und für fossile Brennstoffe substituiert werden, nachdem der Treibhauseffekt unter Kontrolle ist.
Die Gasmischung 30, die von der Kohle 20 getrennt ist, wird entlang eines Durchlasses 43a zu einem Nachbrenner 8 transportiert. Verbrennungsgase, die in dem Nachbrenner 8 produziert werden, und ein nicht brennbarer Teil der Gasmischung 30 werden entlang eines Durchlasses 43b zu einem Wärmetauscher 9 transportiert. Der Wärmetauscher 9 wird für die wesentliche Rückgewinnung thermischer Energie verwendet, die dann für Elektrizität und/oder für die Fernheizung verwendet wird. Darauf folgt die Beförderung der Verbrennungsgase und des nicht brennbaren Teils der Gasmischung 30 entlang eines Durchlasses 44 zu einem Gegenstromheizer 1, wobei sich Wasserdampf von der Gasmischung 30 verflüssigt und die thermische Energie beim Erhitzen und Trocknen organischen Materials, das dem Verfahren zugeführt werden soll, verwendet wird. Die Flüssigkeit wird vom Gegenstromheizer 1 mittels eines Auslasses 46 zu einer Wasserkollektoreinheit 11 abgeführt. Wärmeströme, die beim Gegenstromheizer 1 entlang der Durchlässe 44 und 42c ankommen, werden auf solch eine Art und Weise angepasst, dass, am Einlassende des Gegenstromheizers 1, der mit einem Zufuhrförderer 40 versehen ist, die Temperatur von Verbrennungsgasen und dergleichen Restgasen weniger als 100°C beträgt, bevorzugterweise weniger als 90°C, insbesondere im Bereich von 30 – 50°C liegt.
2 zeigt ein Beispiel einer Wärmewiedergewinnungseinheit, das heißt, den Gegenstromheizer 1 der 1.
Das Brechgut, Deponiemasse, gefräster Torf und Vegetationsabfälle, wie z.B. Zweige, Blätter, Stumpfen, Wurzeln, Stroh und dergleichen, werden in einem nassen Zustand dem Gegenstromtrockner 1 zugeführt.
Die Vorrichtung umfasst drei rotierende Zylinder oder Trommeln 1a, 1b+1c und 1d, die den Gegenstromtrockner 1 funktionell und strukturell in drei separate Sektionen I, II und III aufteilen. Masse wird der Trommel 1a zur Erhitzung und Trocknung derselben zugeführt. Die Zylinder sind in einer geneigten Position angeordnet, wodurch die feste Masse während der Rotation vorwärtsbewegt wird. Die Zylinderwände sind mit schraubenförmigen Leitflächen 1f versehen, um die Vorwärtsgeschwindigkeit, insbesondere für schwerere Teile, anzupassen. Die Masse wird mittels eines Schraubenförderers 1e vom Abschnitt I in den Abschnitt II transportiert, in dem die Verdampfung von Wasser vorrangig stattfindet. Im Abschnitt III erhitzt sich die Masse bis zu einer Temperatur von 150–170°C und wird weiter in die Karbonisationskammer 2 transportiert.
Nach der Rückgewinnung von Primärenergie wird das Gegenfluss-Verbrennungsgas, das reich an Wasserdampf ist, bei einer Temperatur von 170-200°C der Sektion III zugeführt. Das Gas strömt von III in den Mantel von II, das heißt, zwischen der Trommel 1a und einer Schale 1c, worin auch der Wasserdampf, der in II gebildet wird, aufgenommen wird. Das Wasser, das im Mantel kondensiert, enthält Verunreinigungen. Das Wasser wird einer weiteren Behandlung zugeführt. Die Gasmischung, die vom Mantel in den Abschnitt I befördert wird, wird mit warmer Luft ergänzt. Die Menge an Luft wird auf Basis der Temperatur und relativen Feuchtigkeit der Gasmischung optimiert. Das ausströmende Gas, das eine Temperatur von ungefähr 30–60°C aufweist, wird durch Waschen und/oder Kohlenstofffiltration gereinigt.
Im Zylinder II ist es zu bevorzugen, eine Temperaturdifferenz zwischen einem Mantel, gekennzeichnet durch die Schale 1c, und einem Materialraum, gekennzeichnet durch die Trommel 1b, zu erhöhen, indem ein kleiner Druck innerhalb des Mantels erhöht wird und der gleiche im Verdampfungsraum erniedrigt wird.
Es ist auch möglich, einen Wärmetauscher zwischen den Abschnitten II und I und zu verwenden, wodurch Wärme auf trockene Luft übertragen wird, die durch den Zylinder 1a geführt wird.
Die Kondensation von Wasser kann auch in einem Wärmetauscher (nicht gezeigt) durchgeführt werden.
In der Trommel 1d und 1a befinden sich die Ausstoßgase in einem direkten Kontakt mit einer Masse, die zugeführt werden soll, da in der Trommel 1d die Gase eine Temperatur aufweisen, die hinreichend hoch ist, damit Wasserdampf nicht kondensiert, und dem Gas, das in der Trommel 1a ankommt, ist hinreichend Wasserdampf entzogen, und das Gas ist mit heißer Luft ergänzt. Ein Betriebsvorteil, der sich durch rotierende Trommeln ergibt, ist, dass die Beförderung eines vermischten festen Materials und die Übertragung von Wärme in einem kontinuierlichen Verfahren sogleich durchführbar sind.
Das Stickstoffgas, das von der Gasmischung 30 zurückbleibt, und eine geringe Menge CO₂ und Wasser werden vom Gegenstromheizer 1 mittels eines Abförderkanals 45 zu einer Wascheinheit 10 entfernt. Diese Mischung wird mit einer geringfügigen Menge anderer Verunreinigungen zurückgelassen, die mittels normaler Gasreinigungsverfahren entfernt werden können. Eine Reinigungszusammensetzung wird der Wascheinheit 10 mittels eines Zuführkanals 12, der für diesen Zweck angeordnet ist, zugeführt. Verunreinigungen, die in der Reinigungszusammensetzung zurückbleiben, werden entlang eines Zuführkanals 47 zu der Kollektoreinheit 11 abgeführt. Eine Mehrheit der Verunreinigungen (Öle, Salze und Ablagerungen) liegen in dem Aufnehmer 11 von Wasser vor und werden separat behandelt. Die Kollektoreinheit 11 wird zur Trennung von Wasser und anderen Substanzen voneinander verwendet. Wasser wird für eine Weiterbehandlung in einem Zuführkanal 49 transportiert, und andere Substanzen werden für eine Weiterbehandlung entlang eines Zuführkanals 48 transportiert. Die Menge von Verbrennungsgas, das entlang eines Abförderkanals 50 in die Atmosphäre freigesetzt wird, ist vergleichsweise klein und sehr sauber. Hauptsächlich umfasst es Stickstoff, umfassend kleine Mengen CO₂, Wasser und Verunreinigungen.

Claims

Verfahren zur Reduktion des Ausstoßes von Treibhausgasen, insbesondere Kohlendioxid, wobei kohlenstoffhaltige Materialien, Holz, Pflanzenteile, daraus hergestellte Produkte, und insbesondere Pflanzenabfälle und Siedlungsabfälle, die kaum zur Energieproduktion geeignet sind, derart behandelt werden, dass die Freisetzung von Kohlendioxid zurück in die Atmosphäre wesentlich reduziert und eingeschränkt wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: – Karbonisieren einer organischen Masse durch Aufheizen derselben in einem sauerstofffreien Volumen oder einem Volumen mit begrenztem Sauerstoff zu Kohle (20), deren Menge mehr als 50% des Kohlenstoffgehalts der Trockenmasse beträgt, und zu einer Gasmischung (30), die verbrannt wird, – Rückgewinnung von Primärenergie aus den Gasen in einem Wärmetauscher (9), und – Kondensieren des Wasserdampfes aus den Gasen drucklos oder unter Druck, dadurch gekennzeichnet, dass die bei der Kondensation der Gasmischung freigesetzte Wärme bei der Erwärmung und Trocknung von Materialien genutzt wird, die dem Prozess in einem Gegenstromprinzip zugeführt werden, um auch die Verdampfungswärme zurückzugewinnen, die bei der Kondensation von Wasserdampf freigesetzt wird, wobei das in dem Gegenstromerwärmer entstehende Wasser in eine Kollektoreinheit (11) ausgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die organische Masse in einem Reaktor (2) verkohlt wird, der sauerstofffrei ist oder eine begrenzte Sauerstoffmenge enthält, wobei wenigstens die Kohle (20) und die Gasmischung (30), die durch eine darin ablaufende exotherme Reaktion gebildet wird, voneinander für eine weitere Behandlung getrennt werden, und dass die sich ergebende Kohle (20) bei der Reinigung von Gewässern und als Bodenverbesserer eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem Reaktor (2) gebildete Kohle (20) gekühlt wird, von nicht verkohlten Substanzen mittels eines Siebs (4) und/oder einer durchflossenen Unterlage (5) getrennt und gewaschen wird, und umgewandelt wird um für unterschiedliche Anwendungen geeignet zu sein, derart, dass die im Zusammenhang mit der Abkühlung der Kohle (20) freigesetzte thermische Energie zum Trocken und/oder Aufheizen von Materialien, die in den Prozess eingebracht werden, genutzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem Reaktor (2) gebildete Gasmischung (30) in einem Nachbrenner (8) verbrannt und die resultierende Energie als elektrische und/oder thermische Energie genutzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass alle bei dem Prozess abgegebenen Gase gewaschen werden.
Vorrichtung zur Reduktion des Ausstoßes von Treibhausgasen, wobei kohlenstoffhaltige Materialien, Holz, Pflanzenteile und daraus hergestellte Produkte und insbesondere Pflanzenabfälle und Siedlungsabfälle, die kaum zur Energieerzeugung geeignet sind, derart behandelbar sind, dass der Ausstoß von Treibhausgasen, insbesondere die Freisetzung von Kohlendioxid zurück in die Atmosphäre wesentlich reduziert und eingeschränkt ist, wobei die Vorrichtung einen Verkohlungsreaktor (2) aufweist, in dem eine organische Masse durch Aufheizen in einem sauerstofffreien Volumen oder einem Volumen mit begrenztem Sauerstoff zu Kohle (20) verkohlbar ist, deren Mengel mehr als 50% des Kohlenstoffgehalts der Trockenmasse beträgt, und zu einer Gasmischung (30); die Vorrichtung umfasst einen Nachbrenner (8) zum Verbrennen der Gasmischung und einen Wärmetauscher (9) zum Rückgewinnen von Energie, wobei anschließend die Verbrennungsgase und unverbrannte Rückstände der Gasmischung (30) derart behandelt werden, dass sie drucklos oder unter Druck kondensieren, dadurch gekennzeichnet, dass die bei der Kondensation der Gase freigesetzte thermi sche Energie so bearbeitet wird, dass sie beim Aufheizen und Trocknen von Materialien genutzt wird, die dem Prozess mittels eines Gegenstromheizers (1) zugeführt werden, um auch die Verdampfungswärme aus der Kondensation von Wasserdampf zurückzugewinnen, der Gegenstromheizer ist in Verbindung mit dem Verkohlungsreaktor mittels einer Zuführleitung (41) für das organische Material, die Vorrichtung umfasst ferner eine Kollektoreinheit (11) zum Empfangen von Wasser von dem Gegenstromheizer.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem Reaktor (2) gebildete Kohle (20) in einem Kühler (3) gekühlt wird, von nicht verkohlten Substanzen mittels eines Siebs (4) und/oder einer durchflossenen Unterlage (5) getrennt wird, in einer Wascheinheit (6) gewaschen wird, und in einer Pellet-Einheit (7) für unterschiedliche Anwendungen passend umgewandelt wird, und dass die im Zusammenhang mit der Abkühlung der Kohle (20) freigesetzte thermische Energie so behandelt wird, dass sie bei dem Heizen und Trocknen der Materialien, die dem Prozess zugeführt werden, ausgenutzt werden kann.
Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstromheizer (1) wenigstens zwei drehbare Zylinder oder Trommeln (1a, 1b+1c, 1d) umfasst, in der ersten der Trommeln (1d, 1a) sind die Verbrennungsgase in direktem Kontakt mit der zuzuführenden Masse, und die zweite Trommel (1b+1c), in der die Temperatur der auszustoßenden Gase unter 100°C fällt und Wasserdampf zu Wasser kondensiert, ist mit einer Schale oder einem Mantel (1c) versehen, der außerhalb der den Materialraum begrenzenden Trommel (1b) angeordnet ist und in den das ausgestoßene Gas wandert, ohne in Kontakt mit dem Material zu kommen.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel der zweiten Trommel (1b+1c) mit einer Wasserauslassöffnung versehen ist, ebenso wie mit einem Auslass für verbleibende Gase, der zu einer dritten Trommel (1a) führt, die Masse wird darin im nassen Zustand eingebracht und die darin einströmende Gasmischung wird so behandelt, dass sie mit warmer Luft ergänzt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Trommeln (1a, 1b+1c, 1d) Förderschrauben (1e) angeordnet sind, dass die Trommeln in einer geneigten Stellung und in Zuführrichtung geneigt sind, und dass die Trommeln mit schraubenförmigen Leitflächen (1f) versehen sind, die die Förderung der Masse erleichtern.