DE69925659T2

DE69925659T2 - Apparat zur Kohlenstoffherstellung unter Verwendung von Biomasse

Info

Publication number: DE69925659T2
Application number: DE1999625659
Authority: DE
Inventors: Shigeki Ono; Saburo Kato
Original assignee: Shimadzu Corp; Research Institute of Innovative Technology for the Earth RITE
Current assignee: Shimadzu Corp; Research Institute of Innovative Technology for the Earth RITE
Priority date: 1998-03-13
Filing date: 1999-03-03
Publication date: 2005-11-10
Anticipated expiration: 2019-03-04
Also published as: DE69925659D1; CN1239121A; EP0942067B1; CN1600685A; EP0942067A1; CN1268542C; CN1196750C; RU2221863C2

Description

Hintergrund der Erfindung
Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft den Bereich des Umweltschutzes im Hinblick auf Abwasserbehandlung, Gichtgasentschwefelung, Abfallbehandlung und Viehabfallentsorgung sowie die Bereiche der Rußherstellung, Methanherstellung, Dimethyletherherstellung und Benzinherstellung.
Beschreibung des Standes der Technik
Gemäß der durch die internationale Kommission zur Klimaveränderung (IPCC) geschätzten Daten betreffend den Kohlenstoffzyklus belaufen sich die künstlich ausgestoßenen Kohlendioxid(CO₂)-Mengen auf etwa 7,1 Milliarden Tonnen Kohlenstoff pro Jahr. Es wird angenommen, dass etwa die Hälfte davon in der Atmosphäre verbleibt, während die andere Hälfte durch das Meer und anderswo absorbiert wird. Kohlendioxid, welches als Treibhausgas bekannt ist, wird als die Ursache für die globale Erwärmung betrachtet.
Um die Konzentration an Kohlendioxid in der Atmosphäre zu reduzieren, ist es unerlässlich, seinen Ausstoß niedrig zu halten. Derzeit werden verschiedene Verfahren zur Reduzierung des Kohlendioxidausstoßes untersucht.
Ein Verfahren zur Reduzierung von Kohlendioxid in einer Wasserstoff(H₂)-Atmosphäre und Überführung des Ganzen in pulverisierten Kohlenstoff beinhaltet die Fixierung von Kohlendioxid, welches in der Atmosphäre enthalten ist oder in großen Mengen von Kraftwerken, Stahlwerken, der Schwerindustrie und chemischen Fabriken ausgestoßen wird, an der Ausstoßquelle und dessen Wiederverwertung. Das dazu verwendete Umwandlungssystem besteht aus einem Kohlendioxidseparator zum Abtrennen von Kohlenstoff aus der Atmosphäre oder dem Abgas, einem Kohlendioxidkonzentrator zum Konzentrieren des abgetrennten Kohlendioxids und einem CO₂/H₂-Reaktor zur Bildung von pulverisiertem Kohlenstoff durch Umsetzen des Kohlendioxids mit Wasserstoff in Gegenwart eines Katalysators.
Während die Elektrolyse von Wasser, die Stromerzeugung durch Sonnenbatterien, die Verwendung von Wasserstoff-absorbierenden Legierungen und Ähnliches als Verfahren zum Erhalt von Wasserstoff, welcher für die Umwandlung von Kohlendioxid zu pulverisiertem Kohlenstoff und dessen Fixierung notwendig ist, vorgeschlagen wurden, wurde bisher keine Vorrichtung zur Fixierung von Kohlendioxid in die Praxis umgesetzt, da Wasserstoff extrem teuer ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche Kohlendioxid bei geringen Kosten fixieren kann.
Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst einen anaeroben Fermentationsteil für anaerob fermentierende Biomasse zur Erzeugung von Methan und Kohlendioxid, einen Methan-Kohlendioxid-Abtrennungsteil zur Abtrennung von Methan und Kohlendioxid aus dem Methan- und Kohlendioxid-enthaltenden Mischgas, welches in dem anaeroben Fermentationsteil erzeugt wurde, Wasserstoffbildende Mittel zur Bildung von Wasserstoff aus dem Methan, welches in dem Methan-Kohlendioxid-Abtrennungsteil abgetrennt wurde, und einen Kohlendioxidfixierungsteil zur Bildung von Kohlenstoff durch Reduzieren des in dem Methan-Kohlendioxid-Abtrennungsteil abgetrennten Kohlendioxids in Gegenwart eines Katalysators mit dem in dem Wasserstoffbildungsmittel gebildeten Wasserstoff.
Bei dem Wasserstoff-bildenden Mittel handelt es sich beispielsweise um einen Methan-reformierenden Teil zur Zersetzung von Methan in Kohlenstoff und Wasserstoff in Gegenwart eines Katalysators; ein weite res Beispiel ist ein Methandampfreformierungsteil zur Bildung von Kohlendioxid und Wasserstoff durch Umsetzen von Methan mit Dampf in Gegenwart eines Katalysators.
Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst den anaeroben Fermentationsteil und einen Kohlendioxidfixierungsteil, welcher Methan- und Kohlendioxid-enthaltendes Mischgas, das in dem anaeroben Fermentationsteil gebildet wurde, aufnimmt und das Ganze in Gegenwart eines Katalysators unter Bildung von Kohlenstoff umsetzt.
Der Kohlendioxidfixierungsteil reduziert das Kohlendioxid mit Wasserstoff in Gegenwart eines Katalysators unter Bildung von kristallinem pulverisierten Kohlenstoff. Der Wasserstoff resultiert aus dem Methan, welches durch die anaerob fermentierende Biomasse erhalten wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung enthält den anaeroben Fermentationsteil zur Bildung von Methan und Kohlendioxid durch anaerob fermentierende Biomasse und zersetzt das in dem anaeroben Fermentationsteil gebildete Methan mit Hilfe des Katalysators in Kohlenstoff und Wasserstoff oder bildet Kohlendioxid und Wasserstoff durch Umsetzen des in dem anaeroben Fermentationsteil gebildeten Methans mit Dampf in Gegenwart des Katalysators, wobei Wasserstoff erhalten wird, der zumindest 90 % der Energie zur Fixierung des Kohlendioxids ausmacht, wodurch Wasserstoff mit geringen Kosten erhalten werden kann und die Kosten zur Fixierung des Kohlendioxids reduziert werden können.
Der anaerobe Fermentationsteil muss auf eine vorgeschriebene Temperatur erwärmt werden. Für den übrigen Teil mit endothermer Reaktion ist Energie notwenig. Wenn wenigstens ein Teil der notwendigen Energie in dem System bereitgestellt werden kann, können die Kosten reduziert werden. Aus diesem Grund wird bevorzugt Verbrennungswärme, die durch das Verbrennen von Methan durch einen Methanverbrennungsteil, der einen Teil des in dem anaeroben Fermentationsteil erzeugten Methans verbrennt, erzeugt wird, oder die durch Verbrennen von Wasserstoff durch einen Wasserstoffverbrennungsteil, der einen Teil des in dem System gebildeten Wasserstoffs verbrennt, erzeugt wird, verwendet. Wenn irgendein anderer Teil außer dem Methanverbrennungsteil oder dem Wasserstoffverbrennungsteil Wärme erzeugt, kann diese Wärme ebenso verwendet werden. Damit ist es möglich, zur Reduzierung der Betriebskosten beizutragen, wenn die erforderliche Wärme in dem System erzeugt werden kann.
Wenn Verbrennungswärme, die durch das Verbrennen von Methan oder Wasserstoff erzeugt wurde, nach ihrer Verwendung zum Erwärmen des restlichen Teils übrig bleibt, kann die Restwärme für einen Teil des elektrischen Stroms zum Betrieb der Vorrichtung durch einen Reaktionswärme-verwendenden Stromerzeugungsteil zum Umwandeln der Wärme in elektrischen Strom verwendet werden, wodurch die Betriebskosten auch in diesem Punkt reduziert werden können.
Bei Verwendung eines Methanverbrennungsteils ist es bevorzugt, das durch die Verbrennung von Methan erzeugte Kohlendioxid zu dem Kohlendioxidfixierungsteil zu führen, um dieses als Kohlenstoff zu fixieren. Mischgas, welches Dampf und das von dem Methanverbrennungsteil erzeugte Kohlendioxid enthält, kann direkt zu dem Kohlendioxidfixierungsteil geleitet werden, oder das Kohlendioxid, welches durch einen Dampf-Flüssigkeits-Separator abgetrennt wurde, kann dem Kohlendioxidfixierungsteil durch einen innerhalb des Systems angeordneten Kohlendioxidzufuhrteil, der durch einen Dampfkondensator und den Dampf-Flüssigkeits-Separator gebildet wird, zugeführt werden.
Bei Verwendung des Methanverbrennungsteils ist es bevorzugt, das Verhältnis des in dem anaeroben Fermentationsteil erzeugten Gases, welches dem Kohlendioxidfixierungsteil zugeführt wird, zu dem in den Methanverbrennungsteil eingeführten Gas derart einzustellen, dass die Summe der Molzahlen des Kohlendioxids, welches von dem Methanverbrennungsteil dem Kohlendioxidfixierungsteil zugeführt wird, und des Kohlendioxids, welches von dem anaeroben Fermentationsteil dem Kohlendioxidfixierungsteil zugeführt wird, gleich der Molzahl des Methans ist, welches dem Kohlendioxidfixierungsteil zugeführt wird. Dadurch kann das gesamte in dem System der Vorrichtung gebildete Kohlendioxid fixiert werden.
Der Kohlendioxidfixierungsteil kann ebenso mit Kohlendioxid von außerhalb des Systems gespeist werden.
Die obigen Ausführungen zusammen mit anderen Aufgaben, Merkmalen, Ausführungsformen und Vorteilen der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung zusammen mit den angefügten Zeichnungen verdeutlicht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockdiagramm, welches eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 ist ein Blockdiagramm, welches eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
3 ist ein Blockdiagramm, welches eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
4 ist ein Blockdiagramm, welches eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
5 ist ein Blockdiagramm, welches eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
6 ist ein Blockdiagramm, welches eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
7 ist ein Blockdiagramm, welches eine siebte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
8 ist ein Blockdiagramm, welches eine achte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
9 ist eine Blockdiagramm, welches eine neunte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; und
10 ist ein Blockdiagramm, welches eine zehnte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
1 ist ein Blockdiagramm, welches eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Ein anaerober Fermentationsteil 2 dient dem Erhalt von Methan und Kohlendioxid durch Zersetzen organischen Abfalls, wie Papier, Bierabfall, Biertrub oder Küchenabfall, mit Bakterien in einem anaeroben Fermenter. Der anaerobe Fermentationsteil 2 ist mit einem Methan-Kohlendioxid-Abtrennungsteil 4 verbunden, welcher ein Adsorptionsmittel, wie Zeolith, zur Trennung des in dem anaeroben Fermentationsteil 2 erzeugten Gases in Methan und Kohlendioxid durch die adsorbierenden und desorbierenden Funktionen des Adsorptionsmittels, enthält.
Der Methan-Kohlendioxid-Abtrennungsteil 4 ist mit einem Methanreformierungsteil 6 und einem Methanverbrennungsteil 8 verbunden. Der Methanreformierungsteil 6, welcher einen Katalysator, wie Ni oder Co, beispielsweise mit einem SiO₂- oder Al₂O₃-Träger, enthält, wird mit einem Teil des in dem Methan-Kohlendioxid-Abtrennungsteil 4 abgetrennten Methans gespeist und zersetzt das Methan in Kohlenstoff und Wasserstoff unter Erwärmung auf 400 bis 900 °C, z. B. 530 °C.
Der Methanverbrennungsteil 8 verbrennt einen Teil des in dem Methan-Kohlendioxid-Abtrennungsteil 4 abgetrennten Methans und gibt die entstehende Verbrennungswärme an den anaeroben Fermentationsteil 2 und den Methanreformierungsteil 6 durch einen Reaktionswärme-Übertragungsteil 21, wie einen Wärmeaustauscher oder einem Wärmeübertragungsgang, ab.
Um das in dem Methan-Kohlendioxid-Abtrennungsteil 4 abgetrennte Kohlendioxid mit Wasserstoff zu reduzieren und als Kohlenstoff zu fixieren, ist ein Kohlendioxidfixierungsteil 10 mit dem Methan-Kohlendioxid-Abtrennungsteil 4 und dem Methanreformierungsteil 6 verbunden. Der Kohlendioxidfixierungsteil 10 enthält einen Katalysator, wie Ni er Co, beispielsweise mit einem SiO₂- oder Al₂O₃-Träger und reduziert das in dem Methan-Kohlendioxid-Abtrennungsteil 4 abgetrennte Kohlendioxid mit dem in dem Methanreformierungsteil 6 erzeugten Wasserstoff unter Erwärmen auf 400 bis 900 °C, wodurch pulversierter Kohlenstoff gebildet wird. Das in dem Methanverbrennungsteil 8 erzeugte Kohlendioxid kann ebenso durch einen Verbindungsgang zu dem Kohlendioxidfixierungsteil 10 geleitet werden, wo es zu Kohlenstoff umgewandelt und fixiert wird.
Ein Kondensator 12 dient der Kondensierung des in dem Kohlendioxidfixierungsteil 10 und in dem Methanverbrennungsteil 8 gebildeten Dampfs (H₂O).
Im Folgenden wird der Betrieb der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform beschrieben:
Wenn Biomasse in einen anaeroben Fermenter des anaeroben Fermentationsteils 2, in dem sich Methanbakterien befinden, eingeführt wird, wird aufgrund der anaeroben Fermentation der Biomasse Methan- und Kohlendioxid-enthaltendes Gas erzeugt. Das Gas wird zu dem Methan-Kohlendioxid-Abtrennungsteil 4 geleitet, wo es in Methan und Kohlendioxid getrennt wird. Der Methanreformierungsteil 6 zersetzt einen Teil des Methans in Kohlenstoff (C) und Wasserstoff in Gegenwart eines Katalysators. Der Kohlenstoff wird als kristalliner pulverisierter fester Kohlenstoff in dem Methanreformierungsteil 6 ausgefällt. Die thermochemische Gleichung für die Reaktion in dem Methanreformierungsteil 6 ist die Folgende: CH₄ → C + 2H₂ – 90,1 kJ/mol
Bezüglich der Reaktionswärme in der thermochemischen Gleichung bedeuten die Symbole + und – eine exotherme bzw. endotherme Reaktion. Dies gilt ebenso für die folgenden thermochemischen Gleichungen.
Ein Teil des in dem Methan-Kohlendioxid-Abtrennungsteil 4 abgetrennten Methans wird in den Methanverbrennungsteil 8 eingeführt, wo es verbrannt wird. Die Verbrennungswärme wird als Wärmequelle für den anaeroben Fermentationsteil 2 und den Methanreformierungsteil 6 verwendet. Die Reaktion in dem Methanverbrennungsteil 8 ist die Folgende: CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O + 800 kJ/mol
Das in dem Methan-Kohlendioxid-Abtrennungsteil 4 abgetrennte Kohlendioxid und der in dem Methanreformierungsteil 6 gebildete Wasserstoff werden in den Kohlendioxidfixierungsteil 10 eingeführt, welcher wiederum das Kohlendioxid mit Wasserstoff in Gegenwart eines Katalysators reduziert, wobei kontinuierlich Kohlenstoff (C) und Dampf gebildet werden. Der Kohlenstoff wird als kristalliner pulverisierter fester Kohlenstoff ebenso in dem Kohlendioxidfixierungsteil 10 ausgefällt, während der Dampf zu dem Kondensationsteil 12 geleitet wird, wo er kondensiert und abgeführt wird.
Die Reaktion in dem Kohlendioxidfixierungsteil 10 ist die Folgende: CO₂ + 2H₂ → C + 2H₂O + 96,0 kJ/mol
2 ist ein Blockdiagramm, welches eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Wie in der ersten Ausführungsform gemäß 1 ist der anaerobe Fermentationsteil 2 mit dem Methan-Kohlendioxid-Abtrennungsteil 4 verbunden, welcher das in dem anaeroben Fermentationsteil 2 erzeugte Gas in Methan und Kohlendioxid trennt. Der Methanreformierungsteil 6 dient der Zersetzung des in dem Methan-Kohlendioxid-Abtrennungsteil 4 abgetrennten Methans in Kohlenstoff und Wasserstoff, während der Kohlendioxidfixierungsteil 10 mit dem Methan-Kohlendioxid-Abtrennungsteil 4 verbunden ist, um den darin abgetrennten Kohlenstoff mit dem in dem Methanreformierungsteil 6 erzeugten Wasserstoff zu reduzieren und als pulverisierten Kohlenstoff zu fixieren.
Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform gemäß 1 in einem Teil, welches als Wärmequelle für den anaeroben Fermentationsteil 2 und den Methanreformierungsteil 6 dient. Während die erste Ausführungsform einen Methanverbrennungsteil 8 zum Verbrennen eines Teils des in dem Methan-Kohlendioxid-Abtrennungsteil 4 abgetrennten Methans aufweist, ist die zweite Ausführungsform mit einem Wasserstoffverbrennungsteil 14 zum Verbrennen eines Teils des in dem Methanreformierungsteil 6 erzeugten Wasserstoffs ausgestattet.
Der Betrieb der zweiten Ausführungsform gemäß 2 wird im Folgenden beschrieben:
Der Methan-Kohlendioxid-Abrennungsteil 4 trennt Methan- und Kohlendioxid-enthaltendes Gas, welches durch Einführen von Biomasse in den anaeroben Fermentationsteil 2 erzeugt wurde, in Methan und Kohlendioxid. Der Methanreformierungsteil 6 zersetzt das abgetrennte Methan in Kohlenstoff und Wasserstoff. Der Wasserstoffverbrennungsteil 14 verbrennt einen Teil des in dem Methanreformierungsteil 6 gebildeten Wasserstoffs, wodurch Verbrennungswärme erzeugt wird. Die Reaktion in dem Wasserstoffverbrennungsteil 14 ist die Folgende: H₂ + (1/2)O₂ → H₂O + 285 kJ/mol
Der verbleibende Teil des in dem Methanreformierungsteil 6 gebildeten Wasserstoffs wird dem Kohlendioxidfixierungsteil 10 zugeführt und für die Reduzierung und Fixierung des in dem Methan-Kohlendioxid-Abtrennungsteil 4 abgetrennten Kohlendioxids verwendet.
3 ist ein Blockdiagramm, welches eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Wie in der ersten Ausführungsform gemäß 1 ist der Methan-Kohlendioxid-Abtrennungsteil 4 mit dem anaeroben Fermentationsteil 2 verbunden, um das in dem anaeroben Fermentationsteil 2 erzeugte Gas in Methan und Kohlendioxid zu trennen, während der Methanverbrennungsteil 8 dazu dient, einen Teil des in dem Methan-Kohlendioxid-Abtrennungsteil 4 abgetrennten Methans zu verbrennen, wodurch eine Wärmequelle für den anaeroben Fermentationsteil 2 und den Methanreformierungsteil 6 erhalten wird.
Diese Ausführungsform weist einen Methandampfreformierungsteil 16 zur Bildung von Wasserstoff aus dem in dem Methan-Kohlendioxid-Abtrennungsteil 4 abgetrennten Methans auf, um Wasserstoff für die Reduzierung und Fixierung des Kohlendioxids zu erhalten. Der Methandampfreformierungsteil 16 enthält beispielsweise einen Ni-Katalysator und bildet Kohlendioxid und Wasserstoff durch Umsetzen von Methan mit Dampf in Gegenwart des Katalysators unter Erwärmen auf 400 bis 900 °C. Der Kohlendioxidfixierungsteil 10 ist mit dem Methan-Kohlendioxid-Abtrennungsteil 4 und dem Methandampfreformierungsteil 16 verbunden.
Im Folgenden wird der Betrieb der dritten Ausführungsform gemäß 3 beschrieben:
Der Methan-Kohlendioxid-Abtrennungsteil 4 trennt das Methan- und Kohlendioxid-enthaltende Gas, welches durch Einführen von Biomasse in den anaeroben Fermentationsteil 2 erzeugt wurde, in Methan und Kohlendioxid. Der Methanverbrennungsteil 8 verbrennt einen Teil des abgetrennten Methans zur Erzeugung einer Wärmemenge, während der Methandampfreformierungsteil 16 den verbleibenden Teil in Gegenwart des Katalysators umsetzt, um es in Kohlendioxid und Wasserstoff zu zersetzen. Die Reaktion in dem Methandampfreformierungsteil 16 ist die Folgende: CH₄ + 2H₂O → CO₂ + 4H₂ – 187,4 kJ/mol
Der Kohlendioxidfixierungsteil 10 wird mit dem Kohlendioxid, welches in dem Methan-Kohlendioxid-Abtrennungsteil 4 abgetrennt wurde, und dem Wasserstoff und Kohlendioxid, welche in dem Methandampfreformierungsteil 16 gebildet wurden, gespeist, um das Kohlendioxid mit dem Wasserstoff zu reduzieren und das Ganze als pulverisierten Kohlenstoff zu fixieren. Das in dem Methanverbrennungsteil 8 erzeugte Kohlendioxid kann ebenso zu dem Kohlendioxidfixierungsteil 10 geleitet werden, wo es als pulverisierter Kohlenstoff fixiert wird.
Der Kondensationsteil 12 kondensiert den Dampf, welcher in dem Kohlendioxidfixierungsteil 10 und in dem Methanverbrennungsteil 8 gebildet wurde, und lässt ihn aus.
4 ist ein Blockdiagramm, welches eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Wie in der dritten Ausführungsform gemäß 3 ist der Methan-Kohlendioxid-Abtrennungsteil 4 mit dem anaeroben Fermentationsteil 2 verbunden, um Gas, welches in dem anaeroben Fermentationsteil 2 erzeugt wurde, in Methan und Kohlendioxid zu trennen; der Methandampfreformierungsteil 16 dient der Bildung von Wasserstoff aus dem Methan, welches in dem Methan-Kohlendioxid-Abtrennungsteil 4 abgetrennt wurde, wodurch Wasserstoff für die Reduzierung und Fixierung des Kohlendioxids erhalten wird. Der Kohlendioxidfixierungsteil 10 ist mit dem Methan-Kohlendioxid-Abtrennungsteil 4 und dem Methandampfreformierungsteil 16 verbunden.
Diese Ausführungsform ist mit dem Wasserstoffverbrennungsteil 14 ausgestattet, um einen Teil des in dem Methandampfreformierungsteil 16 erzeugten Wasserstoffs zu verbrennen und eine Wärmequelle für den anaeroben Fermentationsteil 2 und den Methandampfreformierungsteil 10 zu erhalten.
Im Folgenden ist der Betrieb der vierten Ausführungsform gemäß 4 beschrieben:
Der Methan-Kohlendioxid-Abtrennungsteil 4 trennt das Methan- und Kohlendioxid-enthaltende Gas, welches durch Einführen von Biomasse in den anaeroben Fermentationsteil 2 erzeugt wurde, in Methan und Kohlendioxid. Der Methandampfreformierungsteil 16 zersetzt das abgetrennte Methan in Kohlendioxid und Wasserstoff. Der Wasserstoffverbrennungsteil 14 verbrennt einen Teil des Wasserstoffs, welcher in dem Methandampfreformierungsteil 16 gebildet wurde, um Verbrennungswärme zu erzeugen. Der Kohlendioxidfixierungsteil 10 wird mit dem Kohlendioxid, welches in dem Methan-Kohlendioxid- Abtrennungsteil 4 abgetrennt wurde, und dem Wasserstoff und Kohlendioxid, welche in dem Methandampfreformierungsteil 16 gebildet wurden, gespeist, um das Kohlendioxid mit dem Wasserstoff zu reduzieren und das Ganze als pulverisierten Kohlenstoff zu fixieren.
Ein Kondensationsteil 12 kondensiert den Dampf, welcher in dem Kohlendioxidfixierungsteil 10 und in dem Wasserstoffverbrennungsteil 14 gebildet wurde, und lässt ihn aus.
5 ist ein Blockdiagramm, welches eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Ein Kohlendioxidfixierungsteil 20, welches mit Methan- und Kohlendioxid-enthaltendem Mischgas zur Bildung von pulverisiertem Kohlenstoff gespeist wird, ist mit dem anaeroben Fermentationsteil 2 verbunden. Der Kohlendioxidfixierungsteil 20 enthält einen Katalysator, wie Ni oder Co, mit beispielsweise einem SiO₂- oder Al₂O₃-Träger zur Bildung von Wasserstoff durch Zersetzen von Methan mit dem Katalysator unter Erwärmen auf 400 bis 900 °C, Reduzierung des Kohlendioxids mit dem gebildeten Wasserstoff und Fixierung des Ganzen als kristallinen pulverisierten Kohlenstoff. Der Kohlendioxidfixierungsteil 20 kann mit Kohlendioxid von außerhalb des Systems gespeist werden. Ein Kondensator 12 ist mit dem Kohlendioxidfixierungsteil 20 verbunden, um den gebildeten Dampf zu kondensieren und auszulassen.
Während in dem Kohlendioxidfixierungsteil 20 endotherme und exotherme Reaktionen stattfinden, ist der Reaktionswärmeübertragungsteil 21 ähnlich wie in der ersten Ausführungsform ausgebildet, um die übrige Wärmemenge dem anaeroben Fermentationsteil 2 zuzuführen, wenn die Menge an Reaktionswärme, die aus der exothermen Reaktion resultiert, größer ist als die Menge der Wärme, die durch die endotherme Reaktion verbraucht wird.
Im Folgenden wird der Betrieb der fünften Ausführungsform gemäß 5 beschrieben:
Das Verhältnis des Methans zu dem Kohlendioxid in dem Mischgas, welches durch Einführen von Biomasse in den anaeroben Fermentationsteil 2 erzeugt wird, beträgt etwa 7:3. Das erzeugte Methan und Kohlendioxid werden dem Kohlendioxidfixierungsteil 20 zusammen mit Kohlendioxid, welches von außerhalb des Systems stammt, zugeführt.
Der Kohlendioxidfixierungsteil 20 zersetzt das Methan in Kohlenstoff und Wasserstoff in Gegenwart eines Katalysators (Methanzersetzungsstufe) und setzt das Kohlendioxid mit dem erzeugten Wasserstoff in Gegenwart des Katalysators um, wodurch Kohlenstoff und Wasserstoff gebildet werden (Kohlendioxidfixierungsstufe). Der gebildete Kohlenstoff wird als kristalliner, pulverisierter Kohlenstoff in jeder Stufe ausgefällt. Die Reaktionen in dem Kohlendioxidfixierungsteil 20 sind die Folgenden:
Methanzersetzungsstufe: CH₄ → C + 2H₂ – 90,1 kJ/mol Kohlendioxidfixierungsstufe: CO₂ + 2H₂ → C + 2H₂O + 96,0 kJ/mol
Die Methanzersetzungsstufe ist eine endotherme Reaktion, und die Kohlendioxidfixierungsstufe ist eine exotherme Reaktion. Falls eine Wärmemenge in dem Kohlendioxidfixierungsteil 20 übrig bleibt, wird die Wärme als Wärmequelle für den anaeroben Fermentationsteil 2 durch den Reaktionswärmeübertragungsteil 21 verwendet.
Das Verhältnis des Methans zu dem Kohlendioxid, welche von dem anaeroben Fermentationsteil 2 dem Kohlendioxidfixierungsteil 20 zugeführt werden, beträgt etwa 7:3. Während Wasserstoff, der durch Zersetzen des Methans gebildet wird, nach der Gaszufuhr aus dem anaeroben Fermentationsteil 2 übrig bleibt, kann der gebildete Wasserstoff durch Zufuhr von Kohlendioxid von außerhalb des Systems vollständig verbraucht werden.
6 ist ein Blockdiagramm, welches eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Die sechste Ausführungsform unterscheidet sich von der fünften Ausführungsform gemäß 5 darin, dass der Kohlendioxidfixierungsteil 20 mit einem Reaktionswärme-verwendenden Stromerzeugungsteil 30 versehen ist. Der Reaktionswärme-verwendende Stromerzeugungsteil 30 wandelt die Wärme, welche in dem Kohlendioxidfixierungsteil 20 übrig bleibt, in elektrischen Strom um, um diesen zu gewinnen und zu verwenden.
7 ist ein Blockdiagramm, welches eine siebte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Der anaerobe Fermentationsteil 2 ist mit dem Methanverbrennungsteil 18 und dem Kohlendioxidfixierungsteil 20 verbunden, um diesen ein Mischgas, welches Kohlendioxid und Methan enthält, zuzuführen.
Der Methanverbrennungsteil 18 verbrennt das Methan und entlässt ein Mischgas, welches Kohlendioxid und Dampf enthält. Der Methanverbrennungsteil 18 ist mit einem innerhalb des Systems angeordneten Kohlendioxidzufuhrteil 26, der durch einen Dampfkondensator 22 und einen Dampf-Flüssigkeits-Separator 24 gebildet wird, verbunden; und eine Dampfpassage von dem Dampf-Flüssigkeits-Separator 24 ist mit dem Kohlendioxidfixierungsteil 20 verbunden.
Der Kohlendioxidfixierungsteil 20 wird mit dem Mischgas, welches das von dem anaeroben Fermentationsteil 2 erzeugte Kohlendioxid und Methan enthält, sowie mit Kohlendioxid aus dem Dampf-Flüssigkeits-Separator 24 gespeist, wobei keine Zufuhr von Kohlendioxid von außerhalb des Systems stattfindet. Aus diesem Grund übersteigt die Menge an Wasserstoff, die durch die Methanverbrennungsstufe in dem Kohlendioxidfixierungsteil 20 erzeugt wird, die in der Kohlendioxidfixierungsstufe verbrauchte Menge. Um den restlichen Wasserstoff zu verbrennen, ist der Wasserstoffverbrennungsteil 14 mit dem Kohlendioxidfixierungsteil 20 verbunden. Der Kohlendioxidfixierungsteil 20, in dem die endotherme Reaktion (Methanzersetzungsstufe) gegenüber der exothermen Reaktion (Kohlendioxidfixierungsstufe) überwiegt, erfordert insgesamt externe Energie. Um diese Energie zuzuführen, wird Verbrennungswärme, die in dem Wasserstoffverbrennungsteil 14 und dem Methanverbrennungsteil 18 erzeugt wird, dem anaeroben Fermentationsteil 2 und dem Kohlendioxidfixierungsteil 20 durch einen Reaktionswärmeübertragungsteil 21 zugeführt.
Im Folgenden ist der Betrieb der siebten Ausführungsform gemäß 7 beschrieben:
Ein Teil des Methan- und Kohlendioxid-enthaltenden Mischgases, welches durch Einführen von Biomasse in den anaeroben Fermentationsteil 2 erzeugt wurde, wird dem Kohlendioxidfixierungsteil 20 zugeführt, welcher dann Kohlenstoff und Wasserstoff durch die Methanzersetzungsstufe bildet und das Kohlendioxid mit Wasserstoff reduziert und das Ganze in der Kohlendioxidfixierungsstufe fixiert. Das Verhältnis des Methans zu dem Kohlendioxid, welche von dem anaeroben Fermentationsteil 2 dem Kohlendioxidfixierungsteil 20 zugeführt werden, beträgt etwa 7:3; Wasserstoff, welcher durch Zersetzen des Methans gebildet wird, bleibt nach der Reaktion mit dem Kohlendioxid, auch wenn Kohlendioxid aus dem Dampf-Flüsigkeits-Separator 24 zugeführt wird, übrig. Der restliche Wasserstoff wird dem Wasserstoffverbrennungsteil 14 zugeführt, welcher diesen dann verbrennt.
Ein Teil des Methan- und Kohlendioxid-enthaltenden Mischgases, welches in dem anaeroben Fermentationsteil 2 erzeugt wird, wird ebenso dem Methanverbrennungsteil 18 zugeführt, welcher dann unter Erzeugung einer Wärmemenge das Methan verbrennt.
Kohlendioxid und Dampf, welche in dem Methanverbrennungsteil 18 gebildet werden, werden dem Dampfkondensator 22 zugeführt, wo sie kondensiert werden; danach werden sie durch den Dampf-Flüssigkeits-Separator 24 in Kohlendioxid und Wasser getrennt. Das gesamte in dem System der Vorrichtung gebildete Kohlendioxid kann fixiert werden, indem das abgetrennte Kohlendioxid durch den Dampf- Flüssigkeits-Separator 24 dem Kohlendioxidfixierungsteil 20 zugeführt wird.
8 ist ein Blockdiagramm, welches eine achte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Die achte Ausführungsform unterscheidet sich von der siebten Ausführungsform gemäß 7 darin, dass ein Reaktionswärme-verwendender Stromerzeugungsteil 30 für einen Wasserstoffverbrennungsteil 14 und einen Methanverbrennungsteil 18 vorgesehen ist.
Durch den Reaktionswärme-verwendenden Stromerzeugungsteil 30 kann Wärme, die in dem Wasserstoffverbrennungsteil 14 oder dem Methanverbrennungsteil 18 übrig bleibt, in elektrischen Strom umgewandelt werden, um gewonnen und genutzt zu werden.
9 ist eine Blockdiagramm, welches eine neunte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Der anaerobe Fermentationsteil 2 ist mit dem Methanverbrennungsteil 18 und dem Kohlendioxidfixierungsteil 20 verbunden, um das darin erzeugte Methan- und Kohlendioxid-enthaltende Mischgas dem Methanverbrennungsteil 18 bzw. dem Kohlendioxidfixierungsteil 20 zuzuführen. Das Kohlendioxid- und Dampf-enthaltende Mischgas, welches in dem Methanverbrennungsteil 18 durch Verbrennen des Methans erzeugt wird, wird dem Kohlendioxidfixierungsteil 20 durch einen Verbindungsgang zugeführt. Der Reaktionswärmeübertragungsteil 21 dient dem Zuführen von Verbrennungswärme, welche in dem Methanverbrennungsteil 18 erhalten wurde, zu dem anaeroben Fermentationsteil 2.
Im Folgenden wird der Betrieb der neunten Ausführungsform gemäß 9 beschrieben:
Ein Teil des Methan- und Kohlendioxid-enthaltenden Mischgases, welches durch Einführen von Biomasse in den anaeroben Fermentationsteil 2 erzeugt wurde, wird dem Kohlendioxidfixierungsteil 20 zugeführt, welcher dann das Methan und das Kohlendioxid in Gegenwart ei nes Katalysators umsetzt, wodurch kristalliner pulverisierter Kohlenstoff und Dampf gebildet werden.
Der übrige Teil des Methan- und Kohlendioxid-enthaltenden Mischgases, welches in dem anaeroben Fermentationsteil 2 erzeugt wurde, wird dem Methanverbrennungsteil 18 zugeführt, welcher dann das Methan verbrennt. Der Reaktionswärmeübertragungsteil 21 führt die in dem Methanverbrennungsteil 18 erhaltene Verbrennungswärme dem anaeroben Fermentationsteil 2 zu, um diese als Wärmequelle für den anaeroben Fermentationsteil 2 zu verwenden.
Kohlendioxid und Dampf, welche in dem Methanverbrennungsteil 18 gebildet wurden, werden dem Kohlendioxidfixierungsteil 20 zugeführt. Das Verhältnis des Methans zu dem Kohlendioxid, welche in dem anaeroben Fermentationsteil 2 gebildet werden, beträgt etwa 7:3; somit bleibt Methan in dem Kohlendioxidfixierungsteil 20 übrig, wo das Methan und das Kohlendioxid im Verhältnis 1:1 umgesetzt werden. Das gesamte in dem System der Vorrichtung gebildete Kohlendioxid kann fixiert werden, indem das Verhältnis des in dem anaeroben Fermentationsteil 2 erzeugten Gases, welches dem Kohlendioxidfixierungsteil 20 zugeführt wird, zu dem in den Methanverbrennungsteil 18 eingeführten Gas derart eingestellt wird, dass die Summe der Molzahlen des Kohlendioxids, welches von dem Methanverbrennungsteil 18 dem Kohlendioxidfixierungsteil 20 zugeführt wird, und des Kohlendioxids, welches von dem anaeroben Fermentationsteil 2 dem Kohlendioxidfixierungsteil 20 zugeführt wird, gleich der Molzahl des Methans ist, welches dem Kohlendioxidfixierungsteil 20 zugeführt wird.
10 ist ein Blockdiagramm, welches eine zehnte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Die zehnte Ausführungsform unterscheidet sich von der neunten Ausführungsform gemäß 9 darin, dass ein Reaktionswärme-verwendender Stromerzeugungsteil 30 für den Methanverbrennungsteil 18 vorgesehen ist.
Durch den Reaktionswärme-verwendenden Stromerzeugungsteil 30 kann Wärme, die in dem Methanverbrennungsteil 18 übrig bleibt, in elektrischen Strom umgewandelt werden, um gewonnen und genutzt zu werden.
Die in den 1 bis 10 dargestellten Ausführungsformen können Kohlendioxid, welches als Treibhausgas die globale Erwärmung bewirkt, fixieren und somit zum globalen Umweltschutz beitragen.
Der pulverisierte Kohlenstoff, welcher in dem Methanreformierungsteil 6 oder dem Kohlendioxidfixierungsteil 10 oder 20 erhalten wird, kann als industrieller Ruß dienen. Somit kann Ruß, der im Allgemeinen aus fossilem Material hergestellt wird, durch Ruß ersetzt werden, der aus Biomasse hergestellt wird, was einen Beitrag zur Sicherung der Ressourcen liefert. Ein Teil des erhaltenen Kohlenstoffs kann höherwertiges Fulleren oder Kohlenstoffnanotubes enthalten und durch Aufreinigung als Nebenprodukt verwendet werden.
Durch Leiten der in dem Methanverbrennungsteil 8 oder 18 oder dem Wasserstoffverbrennungsteil 14 erzeugten Verbrennungswärme zu dem anaeroben Fermentationsteil 2, dem Methanreformierungsteil 6 oder dem Methandampfreformierungsteil 16 kann die Energie zum Erwärmen des anaeroben Fermenters des anaeroben Fermentationsteils 2 zum Bewirken der Fermentierung der Biomasse reduziert werden; es kann Wärme für die endotherme Reaktion in dem Methanreformierungsteil 6 oder dem Methandampfreformierungsteil 16 ergänzend zugeführt werden, und die Kosten können reduziert werden.
Wenn überschüssige Wärme in dem Kohlendioxidfixierungsteil 20 erzeugt wird, kann die überschüssige Wärme ebenso zum Erwärmen der anderen Teile verwendet werden, wodurch ein Beitrag zur Kostenreduzierung geleistet wird.
Bei Verwendung des Reaktionswärme-verwendenden Stromerzeugungsteils zum Umwandeln der in dem Methanverbrennungsteil 8 oder 18, dem Wasserstoffverbrennungsteil 14 oder einem anderen Teil er zeugten Wärme in elektrischen Strom, kann ein Teil des elektrischen Stroms zum Betrieb der Vorrichtung zur Verfügung gestellt werden, wodurch die Kosten reduziert werden. Eine Gasturbine oder Ähnliches kann an den Methanverbrennungsteil 8 oder 18, den Wasserstoffverbrennungsteil 14 oder einen anderen wärmeerzeugenden Teil angeschlossen werden, um die überschüssige Wärme zu nutzen.
Während das Kohlendioxid, welches in dem Kohlendioxidfixierungsteil 10 oder 20 verwendet wird, hauptsächlich aus dem anaeroben Fermentationsteil 2, dem Methan-Kohlendioxid-Abtrennungsteil 4 oder dem Methandampfreformierungsteil 16 stammt, kann das gesamte in dem System der Vorrichtung erzeugte Kohlendioxid fixiert werden, indem das in dem Methanverbrennungsteil 8 oder 18 oder dem Wasserstoffverbrennungsteil 14 erzeugte Kohlendioxid weitergeleitet und fixiert wird.
Obwohl die vorliegende Erfindung im Detail beschrieben und veranschaulicht wurde, ist sie selbstverständlich nicht auf diese Beispiele beschränkt; der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird lediglich durch die angefügten Ansprüche festgelegt.

Claims

Vorrichtung zur Kohlenstoffherstellung, enthaltend: einen anaeroben Fermentationsteil (2) zur Erzeugung von Methan und Kohlendioxid durch anaerob fermentierende Biomasse, einen Methan-Kohlendioxid-Abtrennungsteil (4) zur Abtrennung von Methan und Kohlendioxid aus dem Methan- und Kohlendioxid-enthaltenden Mischgas, welches in dem anaeroben Fermentationsteil (2) erzeugt wird, ein Wasserstoff-bildendes Mittel (6, 16) zur Bildung von Wasserstoff aus dem Methan, welches in dem Methan-Kohlendioxid-Abtrennungsteil (4) abgetrennt wird, und einen Kohlendioxidfixierungsteil (10) zur Bildung von Kohlenstoff durch Reduzierung des in dem Methan-Kohlendioxid-Abtrennungsteil (4) abgetrennten Kohlendioxids mit dem Wasserstoff, welcher in dem Wasserstoff-Bildungsmittel (6, 16) gebildet wird, in Gegenwart eines Katalysators.
Vorrichtung zur Kohlenstoffherstellung gemäß Anspruch 1, wobei das Wasserstoff-bildende Mittel ein Methan-reformierendes Teil (6) zur Zersetzung von Methan in Kohlenstoff und Wasserstoff in Gegenwart eines Katalysators ist.
Vorrichtung zur Kohlenstoffherstellung gemäß Anspruch 1, wobei das Wasserstoff-bildende Mittel ein Methandampfreformierungsteil (16) zur Bildung von Kohlendioxid und Wasserstoff durch Umsetzen von Methan mit Dampf in Gegenwart eines Katalysators ist.
Vorrichtung zur Kohlenstoffherstellung gemäß Anspruch 1, welche außerdem einen Methanverbrennungsteil (8) zum Verbrennen eines Teils des in dem Methan-Kohlendioxid-Abtrennungsteil (4) abgetrennten Methans und einen Reaktionswärmeübertragungsteil (21) zur Zuführung von in dem Methanverbrennungsteil (8) erzeugter Wärme zu dem anaeroben Fermentationsteil (2) und dem wasserstoffbildenden Mittel (6, 16) umfasst.
Vorrichtung zur Kohlenstoffherstellung gemäß Anspruch 4, welche außerdem einen Reaktionswärme-verwendenden Stromerzeugungsteil (30) zur Umwandlung eines Teils der in dem Methanverbrennungsteil erzeugten Wärme in elektrischen Strom umfasst.
Vorrichtung zur Kohlenstoffherstellung gemäß Anspruch 4, welche einen Verbindungsgang aufweist, der ebenso der Zufuhr von kohlendioxidhaltigem Gas, welches von dem Methanverbrennungsteil (8) erzeugt wird, zu dem Kohlendioxidfixierungsteil (20) dient, um ebenso das in dem Gas enthaltene Kohlendioxid zu Kohlenstoff zu reduzieren.
Vorrichtung zur Kohlenstoffherstellung gemäß Anspruch 4, welche außerdem einen innerhalb des System angeordneten Kohlendioxidzufuhrteil (20), welcher durch einen Dampfkondensator (22) und einen Dampf-Flüssigkeits-Separator (24), der mit einem Mischgas, enthaltend Dampf und von dem Methanverbrennungsteil (8) erzeugtes Kohlendioxid, gespeist wird, gebildet wird, und einen Verbindungsgang zur Zufuhr des in dem Dampf-Flüssigkeits-Separator abgetrennten Kohlendioxids zu dem Kohlendioxidfixierungsteil (20) aufweist, um ebenso das Kohlendioxid zu Kohlenstoff zu reduzieren.
Vorrichtung zur Kohlenstoffherstellung gemäß Anspruch 1, welche außerdem einen Wasserstoffverbrennungsteil (14) zur Verbrennung eines Teils des in dem Wasserstoff-bildenden Mittel (6, 16) gebildeten Wasserstoffs und einen Reaktionswärmeübertragungsteil (21) zur Zufuhr von in dem Wasserstoffverbrennungsteil (14) erzeugter Wärme zu dem anaeroben Fermentationsteil (2) und dem Wasserstoffbildenden Mittel (6, 16) umfasst.
Vorrichtung zur Kohlenstoffherstellung gemäß Anspruch 8, welche außerdem einen Reaktionswärme-verwendenden Stromerzeugungsteil (30) zur Umwandlung eines Teils der in dem Wasserstoffverbrennungsteil (14) erzeugten Wärme in elektrischen Strom umfasst.
Vorrichtung zur Kohlenstoffherstellung, enthaltend: einen anaeroben Fermentationsteil (2) zur Erzeugung von Methan und Kohlendioxid durch anaerob fermentierende Biomasse und einen Kohlendioxidfixierungsteil (20), welcher mit einem Mischgas, enthaltend Methan und in dem anaeroben Fermentationsteil (2) gebildetes Kohlendioxid, gespeist wird, zur Erzeugung von Kohlenstoff durch Umsetzen des Ganzen in Gegenwart eines Katalysators.
Vorrichtung zur Kohlenstoffherstellung gemäß Anspruch 10, wobei der Kohlendioxidfixierungsteil (20) ebenso mit Kohlendioxid von außerhalb des System gespeist wird.
Vorrichtung zur Kohlenstoffherstellung gemäß Anspruch 10, welche außerdem einen Methanverbrennungsteil (18), welcher mit einem Teil des Mischgases, enthaltend Methan und in dem anaeroben Fermentationsteil (2) gebildetes Kohlendioxid, gespeist wird, zur Verbrennung des in dem Mischgas enthaltenen Methans und einen Reaktionswärmeübertragungsteil (21) zur Zufuhr von in dem Methan verbrennungsteil (18) erzeugter Wärme zu dem anaeroben Fermentationsteil (2) umfasst.
Vorrichtung zur Kohlenstoffherstellung gemäß Anspruch 12, welche außerdem einen Reaktionswärme-verwendenden Stromerzeugungsteil (30) zur Umwandlung eines Teils der in dem Methanverbrennungsteil (18) erzeugten Wärme in elektrischen Strom umfasst.
Vorrichtung zur Kohlenstoffherstellung gemäß Anspruch 12, welche einen Verbindungsgang aufweist, der ebenso der Zufuhr von Gas, enthaltend das in dem Methanverbrennungsteil (18) erzeugte Kohlendioxid, zu dem Kohlendioxidfixierungsteil (20) dient, um ebenso das in dem Gas enthaltene Kohlendioxid zu Kohlenstoff zu reduzieren.
Vorrichtung zur Kohlenstoffherstellung gemäß Anspruch 12, welche außerdem einen innerhalb des Systems angeordneten Kohlendioxidzufuhrteil (26), der durch einen Dampfkondensator (22) und einen Dampf-Flüssigkeits-Separator (24), der mit einem Mischgas, enthaltend Dampf und von dem Methanverbrennungsteil (18) erzeugtes Kohlendioxid, gespeist wird, gebildet wird, und einen Verbindungsgang zur Zufuhr von in dem Dampf-Flüssigkeits-Separator abgetrenntem Kohlendioxid zu dem Kohlendioxidfixierungsteil (20), aufweist, um ebenso das Kohlendioxid zu Kohlenstoff zu reduzieren.
Vorrichtung zur Kohlenstoffherstellung gemäß Anspruch 12, wobei das Verhältnis des in dem anaeroben Fermentationsteil (2) erzeugten Gases, welches dem Kohlendioxidfixierungsteil (20) zugeführt wird, zu dem in den Methanverbrennungsteil (18) eingeführten Gas derart eingestellt wird, dass die Summe der Molzahlen des Kohlendioxids, welches von dem Methanverbrennungsteil (18) dem Kohlendioxidfixierungsteil (20) zugeführt wird, und des Kohlendioxids, welches von dem anaeroben Fermentationsteil (2) dem Kohlendioxidfixierungsteil (20) zugeführt wird, gleich der Molzahl des Methans ist, welches dem Kohlendioxidfixierungsteil (20) zugeführt wird.
Vorrichtung zur Kohlenstoffherstellung gemäß Anspruch 14, wobei das Verhältnis des in dem anaeroben Fermentationsteil (2) erzeugten Gases, welches dem Kohlendioxidfixierungsteil (20) zugeführt wird, zu dem in den Methanverbrennungsteil (18) eingeführten Gas derart eingestellt ist, dass die Summe der Molzahlen des Kohlendioxids, welches von dem Methanverbrennungsteil (18) dem Kohlendioxidfixierungsteil (20) zugeführt wird, und des Kohlendioxids, welches von dem anaeroben Fermentationsteil (2) dem Kohlendioxidfixierungsteil (20) zugeführt wird, gleich der Molzahl des Methans ist, welches dem Kohlendioxidfixierungsteil (20) zugeführt wird.
Vorrichtung zur Kohlenstoffherstellung gemäß Anspruch 10, welche außerdem einen Wasserstoffverbrennungsteil (14) zur Verbrennung eines Teils des in dem Kohlendioxidfixierungsteil (20) gebildeten Wasserstoffs und einen Reaktionswärmeübertragungsteil zur Zufuhr von in dem Wasserstoffverbrennungsteil (14) erzeugter Wärme zu dem anaeroben Fermentationsteil (2) umfasst.
Vorrichtung zur Kohlenstoffherstellung gemäß Anspruch 18, welche außerdem einen Reaktionswärme-verwendenden Stromerzeugungsteil (30) zur Umwandlung eines Teils der in dem Wasserstoffverbrennungsteil (14) erzeugten Wärme in elektrischen Strom umfasst.