WO2008122657A4 - Verfahren mittels siebtrommelmembran zur erzeugung von alkoholen und hoch kohlenstoffhaltigem material - Google Patents
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Abstract
Offenbart sind ein Verfahren zur Bioethanolherstellung und ein Ethanolreaktor zur Durchführung dieses Verfahrens. Erfindungsgemäß werden während der Vergärung des Substrats Gärhilfsstoffe zugeführt, die die Umsetzung des Substrats in Ethanolgas unterstützen. Das Verfahren verwendet eine Siebtrommel.
Claims
1. Verfahren zur Vergärung von Materiaien zu Alkoholen mit einer Siebtrommel, gekennzeichnet dadurch, dass die Siebtrommel ganz oder teilweise in in einer Trägerflüssigkeit suspendierte Gärhilfsstoffe getaucht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , gekennzeichnet dadurch, dass die Siebtrommel mit einer dampfdurchlässigen Membran umspannt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, dass ein Alkoholgemisch durch eine dampfdurchlässige Membran abgezogen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 oder 3, gekennzeichnet dadurch, dass das in der Siebtrommel befindliche Material kontinuierlich oder in Intervallen vorangetrieben wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 oder 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergärung durch Fermentation stattfindet.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergärung mittels Trockenfermentation durchgeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die vergärten bzw. fermentierten Materiaien nach- oder vorgeschaltet in einem Prozeß oder einer Vorrichtung verwendet werden, der zur Ausbildung einer Potentialdifferenz führt.
8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 oder 3 oder 4 oder 5 oder 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Gärhilfsstoffe eine mikrobiologische Zusammensetzung aus photosynthetisch arbeitenden Mikroorganismen oder synthetisch arbeitenden Mikroorganismen und Leuchtbakterien in einer breitbandigen, biologischen Lösung in den Prozess eingeführt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung aus photosynethetisch oder synthetisch arbeitenden Mikroorganismen und Leuchtbakterien in den Gärprozeß oder vor oder nach der Gärung bzw. Fermentation dem zu vergärenden Material zugesetzt werden.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anteil Hopfen während des Gärprozesses oder vor oder nach der Vergärung zugesetzt wird.
11. Verfahren zur Herstellung von Ethanol aus vergärbarem Substrat (1), wie beispielsweise Getreide, Zuckerrüben, Kartoffeln, Molke, mit den Schritten: mechanische und biologische Aufbereitung und Konditionierung des
Substrats (1);
Einbringen des aufbereiteten Substrats (10) in einem Ethanolreaktor (11), der die alkoholische Gärung betreibende Mikroorganismen enthält;
Zugeben von Gärhilfsstoffen (11.5) während der Vergärung, die eine mikrobiotische Mischung mit einem Anteil an photosynthetisch und einem
Anteil an lichtemittierenden Mikroorganismen enthalten;
Abziehen eines bei der Entgärung entstehenden Ethanolgases (11.12);
Kondensieren des Ethanolgases (11.12) zu Ethanol und
Abziehen eines Austragssubstrats (10.2) aus dem Ethanolreaktor und
Entfeuchten des Austragssubstrats (10.2).
12. Verfahren nach Patentanspruch 11 , wobei der Ethanolreaktor (11) bei Unterdruck betrieben wird, so dass die Verdampfungstemperatur im Ethanolreaktor (11) unter 70 0C, vorzugsweise bei etwa 60-65 0C liegt.
13. Verfahren nach Patentanspruch 11 oder 12, wobei zur mechanischen Aufbereitung das Substrat (1) verkleinert wird.
14. Verfahren nach einem der Patentansprüche 11 bis 13, wobei zur biologischen Aufbereitung zumindest einem Teilstrom (4.1) des Substrats die mikrobiologische Mischung und je nach Art des Substrats (1) die Umwandlung zu Glucose unterstützende Mikroorganismen zugeführt werden.
15. Verfahren nach einem der Patentansprüche 11 bis 14, wobei die biologische Aufbereitung eine bakterielle Hydrolyse enthält.
16. Verfahren nach einem der Patentansprüche 11 bis 15, wobei das aufbereitete Substrat (8.2, 7.5, 7.3, 4) in einem Mischer (9.4) mit der mikrobiotischen Mischung vermischt wird, die einen Anteil an Zellmembran-schützenden oder DNA- reparierenden Stoffen oder derartige Stoffe freisetzende Mikroorganismen enthält.
17. Verfahren nach einem der Patentansprüche 11 bis 16, wobei die Gärhilfsstoffe (11.5) über eine Membran (11.2b) zugeführt werden.
18. Verfahren nach Patentanspruch 17, wobei die Gärhilfsstoffe (11.5) einer bei Gärtemperatur nicht verdampfenden Trägerflüssigkeit zugegeben sind und einen Anteil an gärhemmende Stoffe abbauenden Mikroorganismen oder Zuschlagstoffe haben.
19. Verfahren nach Patentanspruch 18, wobei die Mikroorganismen-einen Anteil an der mikrobiotischen Mischung enthalten.
20. Verfahren nach Patentanspruch 18 oder 19, wobei die Trägerflüssigkeit im Kreislauf gefahren wird.
21. Verfahren nach einem der Patentansprüche 17 bis 20, wobei die Gärhilfsstoffe chemisch, physikalisch oder biologisch aktiviert werden.
22. Verfahren nach einem der Patentansprüche 11 bis 21 , wobei nach der Entfeuchtung die feste Phase (12.2) des Austragssubstrats (10.2) einer energetischen Verwertung zugeführt oder als Futtermittel verwendet wird.
23. Verfahren nach einem der Patentansprüche 11 bis 21, wobei nach der Entfeuchtung der organische Anteil der flüssigen Phase (12.1) des Austragssubstrats (10.2) zu Biogas umgewandelt wird.
24. Verfahren nach Patentanspruch 23, wobei bei der Biogasherstellung anfallendes beladenes Abwasser einer Abwasseraufbereitung zugeführt wird.
25. Ethanolreaktor zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Patentansprüche mit einem geschlossenen Reaktorbehälter (11.1), an dem ein Substratzulauf, ein Ethanolgasabzug und ein Austragssubstratabzug sowie eine in einem Gärraum angeordnete oder einen Gärraum begrenzende Mischeinrichtung (11.21) vorgesehen ist, über die das Substrat (10) vom Substratzulauf zum Austragssubstratabzug förderbar ist, und mit einem Gärhilfsstoffe (11.5) und eine Trägerflüssigkeit aufnehmenden Gärhilfsstoffraum, der über eine für die Gärhilfsstoffe durchlässige Membran (11.2b) vom Gärraum getrennt ist.
26. Ethanolreaktor nach Patentanspruch 25, wobei im Reaktorbehälter (11.1) eine Siebtrommel (11.2) drehbar gelagert ist, deren Umfangswandung mit der Membran bespannt ist und in der Einbauten oder ein Rührwerk (11.21) zum Fördern und Mischen des Substrats (10) vorgesehen ist, wobei die Siebtrommel (11.2) in den Gärhilfsstoffraum eintaucht und das bei der Vergärung entstehende Ethanolgas (11.12) durch die Membran hindurchtritt.
27. Ethanolreaktor nach Patentanspruch 25, wobei im Reaktorbehälter (11.1) fußseitig eine den Gärraum vom Gärhilfsstoffraum trennende Membran (11.2b) und kopfseitig eine für das Ethanolgas durchlässige Gasmembran (11.2a) angeordnet ist.
28. Ethanolreaktor nach Patentanspruch 27, wobei die Membran in den Gärhilfsstoffraum eintaucht.
29. Ethanolreaktor nach einem der Patentansprüche 25 bis 28, wobei die Membran (11.2b) aus Holzwerkstoff oder Holzersatzstoff besteht.
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