WO2010100224A1 - Method and device for sustainably producing energy and at least one base material - Google Patents

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plant unit
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Karl Manderscheid
Günter HARBECK
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Ecocity Project Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a method and a device for the sustainable generation of energy and at least one base material.
  • the method according to the invention and the device according to the invention have the advantage that sustainability is achieved (ie the use of a natural and regenerable system such that its essential properties are retained). Accordingly, one can also speak of a sustainable production of energy and a sustainable production of at least one basic substance.
  • ethanol is produced during the fermentation of sugary and starchy substances. By distillation, the ethanol can be concentrated. It is also known from the prior art that ethanol can be obtained by fermentation of biomass. The ethanol produced is often referred to as bioethanol. In addition, CO 2 is also generated in the aforementioned generation. Bioethanol is used in particular as biofuel or fuel additive for internal combustion engines.
  • biogas in biogas plants This is understood in particular as methane gas, which releasing energy during combustion.
  • biogas for example, fermentable biomass-containing residues (for example biowaste), plants and plant parts are suitable. These can be cultivated specifically for the production of biogas, for example. Such plants are also known as "renewable resources" or "energy crops”.
  • Biogas produced in biogas plants is generally used as fuel in an internal combustion engine coupled to a generator to generate electricity and heat.
  • the methane content is extracted from the aforementioned biogas, purified, dried, compressed and fed into a gas network in order to lead it to a commercial or private consumer for use.
  • a system in the form of a combined heat and power plant which has at least one internal combustion engine, for example an internal combustion engine or a gas turbine.
  • the internal combustion engine drives a generator that generates electrical power.
  • the electric power is fed into a power grid.
  • the resulting in the generation of electrical power heat remains unused in many cases, as often lack consumers at the location of the cogeneration plant, which use the amount of heat throughout.
  • a soil conditioner such as a fertilizer, which is used in agriculture and horticulture.
  • the key objective of the soil conditioner is to introduce nutrients into the soil to enable, accelerate and / or increase plant growth.
  • a further disadvantage of the above-mentioned systems is that hydrocarbons from fossil carbon deposits of the earth are very often still used to operate the plants, for example lignite, hard coal, natural gas, crude oil and / or other long-term stored in the earth's crust hydrocarbons. It is well known that these hydrocarbons from fossil carbon stocks of the earth are only available for a limited time under today's economic aspects. Due to an ever-increasing demand for hydrocarbons from fossil carbon deposits of the earth and a shortage of supply of these hydrocarbons, there is also a significant increase in the price of hydrocarbons from fossil carbon storages on Earth.
  • the invention is therefore based on the object to provide a method and apparatus for generating energy and for generating at least one base material, in which no hydrocarbons from fossil Carbon storages of the earth are required, which on the one hand economically profitable and on the other efficient and sustainable work.
  • the inventive method for generating energy and for producing at least one base material comprises a plurality of steps, which are also referred to below as stages.
  • a first base substance in the form of ethanol is produced in a first plant unit, for example a bioethanol plant.
  • a second base material for example in the form of at least one vinasse, at least one residue in the production of starch and sugar (for example, a bran, a glume, a vinasse and a bagasse) and / or an accompanying material, which is formed in a distillation.
  • starch and sugar for example, a bran, a glume, a vinasse and a bagasse
  • second basic substances can also be produced, for example several vats, several residues in the production of starch and sugar and / or several accompanying substances that are formed during the distillation.
  • the preparation of the ethanol is carried out, for example, by means of alcoholic fermentation of starchy, sugary and / or cellulosic organic substances. These are supplied, for example, by starchy and / or sugar-containing basic fruits, which are obtained, for example, from energy crops. Additionally or alternatively, however, it is also envisaged to recover the ethanol from further biomass which has been produced by phototrophic organisms with the aid of CO 2 . It is explicitly stated that the production of ethanol can be made using any type and form of biomass. For further details see below.
  • the at least one second base material resulting from the production of the ethanol for example in the form of the vinasse, of the at least one residue in the production of starch and sugar and / or the accompanying substance which is formed in a distillation, is derived from the first Plant unit in a second plant unit, such as a biogas plant, led.
  • a second plant unit such as a biogas plant
  • plant residues of the energy crops, which remain after separation of the starchy and / or sugary basic fruit also lead into the second plant unit.
  • another base material namely a third base material in the form of biogas is produced.
  • a further base material namely a fourth base material in the form of a fermentation residue, which in turn is used in a further plant unit. This will be discussed below.
  • the biogas from the second plant unit is now led to a third plant unit. Energy is generated in the third plant unit.
  • the fermentation residue mentioned above is now led by the second plant unit into a fourth plant unit and used to produce a fifth base substance in the form of a soil improver, for example a fertilizer.
  • a fifth base substance in the form of a soil improver, for example a fertilizer.
  • the energy is used, which was generated in the third plant unit. Additionally or alternatively, residual heat can be used in one embodiment, which is obtained in the first system unit.
  • the aforementioned method has the advantage that on the one hand no hydrocarbons from fossil carbon deposits of the earth are needed.
  • the base substances, by-products and / or accumulating residues generated at each stage in at least one be reused further stage, in turn to produce another base material.
  • a further advantage of the invention is that the energy generated and / or the heat produced in at least one of the aforementioned stages is used in at least one of the abovementioned plant units so that no energy remains unused.
  • the concentration of CO 2 in the atmosphere can be influenced.
  • it is provided in the inventive method for example, to introduce the soil conditioner in the Erdkrume to store carbon, or for example residues in the form of biomass incurred in the process according to the invention to burn to produce CO 2 and the CO 2 then release controlled into the atmosphere.
  • hydrocarbons from fossil carbon storages can be used in the process according to the invention. However, the invention does not require this use. It can do without the use of hydrocarbons from fossil carbon storage.
  • At least one amount of water which is obtained as by-product in at least one of the aforementioned stages is purified and treated.
  • the ingredients obtained during the purification and treatment of the amount of water and extracted from the amount of water are valuable ingredients for the soil improver and are supplied to the fourth plant unit.
  • the purified and treated amount of water can be supplied to the first stage and / or the second stage. Further, it is additionally or alternatively contemplated to use purified and conditioned water to generate steam as a carrier of high calorie energy, which energy in turn may be used and used in any of the foregoing stages.
  • At least one biogenic substrate is added to the second plant unit.
  • substrates which, for example, are not obtained by chemical synthesis processes.
  • organic residues from the food industry are used here. These include, for example, grains from breweries, old bakeries, waste glycerin and used fat.
  • any suitable biogenic substrate is suitable, which is suitable for the production of biogas and / or a soil conditioner from the resulting digestate.
  • synthetic substances based on organic substances as biogenic substrate. It is advantageous if the biogenic substrates are not loaded with heavy metals and / or other pollutants.
  • the feeding of the biogenic substrate into the second system unit can be effected independently of the feeding of the second base material into the second system unit. Alternatively, it can also be provided that the biogenic substrate is added to the second base material before being fed into the second system unit.
  • methane gas is produced as biogas.
  • the invention is not limited to pure methane gas. Rather, this also means a biogas containing a fairly high proportion of methane gas, for example in the range of 45% to 75%. The higher the proportion of methane gas, the higher the energy content of biogas. It is advantageous if the proportion of methane gas is extracted from the biogas, purified and dried. The further portions of the biogas can be supplied to the fourth plant unit, for example, and support the production of the soil improver.
  • electrical energy and / or heat is generated as energy.
  • the electric power can be fed into a network of a local power company (EVU).
  • EEU local power company
  • at least part of the electrical current can be used for the implementation and operation of the individual plant units of the method according to the invention.
  • the heat of the first plant unit (in which ethanol is produced) and / or the fourth plant unit (in which the soil conditioner is produced) is supplied. In the fourth plant unit, this heat is used, for example, to produce the soil improver.
  • the low-calorific residual heat obtained in at least one of the aforementioned stages is used, for example, for drying the soil conditioner.
  • the soil conditioner by means of an evaporation-based drying process, wherein a temperature range of, for example, 30 ° C to 75 ° C is used.
  • the invention is not limited to this temperature range. Rather, any other suitable temperature richly usable.
  • it is envisaged to use a fairly low calorific energy level, since it is not absolutely necessary to use a fairly high calorific energy level for the drying.
  • the digestate is subjected to a phase separation.
  • a phase separation For example, a so-called 3-phase separation, wherein a solid phase, a liquid phase and a gas arise.
  • the phase separation produces a dry mass (solid phase), in particular a separate solid fraction (organic dry matter), which is fed into the fourth plant unit and from which the soil conditioner is prepared.
  • a gas in particular a nitrogen-containing gas, is formed. This gas is introduced into the fourth plant unit and also serves to produce the soil improver.
  • a concentrate liquid phase
  • the concentrate has all dissolved organic and mineral constituents of the digestate. This concentrate is, for example, also introduced into the fourth unit of equipment and also serves to produce the soil conditioner.
  • water is formed which is returned to the first plant unit for producing ethanol and / or the second plant unit for producing biogas and used there.
  • the invention also relates to a device for the sustainable production of energy and at least one base material.
  • the device is designed in particular for carrying out a method which comprises at least one has the above features or a combination of the above features.
  • the device according to the invention has a first system unit for the production of a first base material in the form of ethanol.
  • a second base material is formed, for example at least one of the second base substances already mentioned above.
  • the device according to the invention also has a second system unit for producing a third base material in the form of biogas.
  • the second system unit is connected to the first system unit via a first connection unit for feeding the second base material (for example at least one of the base materials already mentioned above) from the first system unit to the second system unit.
  • it may be provided via a further connection unit plant residues of energy crops, which remain after removal of the starchy and / or sugary basic fruit, also introduce into the second plant unit.
  • the production of biogas produces a fourth base material in the form of a digestate, which is also used further, as explained in more detail below.
  • a third system unit for generating energy is provided, wherein the third system unit is connected to the second system unit via a second connection unit for supplying the biogas from the second system unit to the third system unit.
  • a fourth plant unit for producing a fifth base material in the form of a soil conditioner in the device according to the invention is provided.
  • the fourth system unit is connected to the second system unit via a third connection unit for supplying the digestate from the second system unit to the fourth system unit.
  • the energy is used, which was generated in the third plant unit.
  • the energy generated in the third system unit is designed as electric current and / or heat. Furthermore, it is provided, for example, that the third system unit is connected to the first system unit via a fourth connection unit for supplying the heat from the third system unit to the first system unit. The heat that can be supplied thereby can be used in the production of the ethanol. Moreover, it can be provided that the third system unit is connected to the fourth system unit via a fifth connection unit for supplying the heat from the third system unit to the fourth system unit. By means of the heat supplied in this way, it is possible, for example, to dry the soil improver prepared in the fourth plant unit.
  • a fifth system unit for phase separation is arranged between the second system unit and the fourth system unit. Furthermore, the fifth installation unit is connected both to the second installation unit and to the fourth installation unit. This embodiment shows that the second plant unit with the fourth plant unit can also be connected indirectly with the interposition of another unit.
  • the phase separation is carried out, for example, in a multistage system in which initially coarse solids are separated off by means of at least one device for solids separation. This can be done in particular by a method which is based on the principle of gravity.
  • a liquid phase leaving the means for solids separation in a first membrane separation stage is converted firstly into a concentrate which contains finely dispersed solid particles and secondly into a permeate which has dissolved constituents ,
  • the concentrate with the finely dispersed solid particles is the fourth plant unit for generating the Supplied soil conditioner.
  • the permeate of the first membrane separation stage containing the dissolved constituents is fed to a second membrane separation stage (for example a nanofiltration and / or reverse osmosis unit which can be implemented in multiple stages both on the retentate side and permeate side) and into a retentate containing the dissolved constituents converted from pure water as possible permeate.
  • the last-mentioned permeate is fed back to the first plant unit for producing the ethanol and / or the second plant unit for producing biogas.
  • the fifth system unit is connected, for example, to the first system unit via a sixth connection line for guiding the permeate from the fifth system unit to the first system unit.
  • the fifth system unit is connected via a further connecting line with the second system unit.
  • a nitrogen-containing gas is formed, which can be detected separately and fed to the fourth plant unit for producing the soil conditioner.
  • the second plant unit is designed for example as a fermenter.
  • This is understood to mean a bioreactor in which microorganisms are cultivated under the best possible conditions in order to cause a reaction in such a way that biogas is produced. It is particularly intended to produce biogas with the highest possible proportion of methane.
  • the third plant unit is designed as a combined heat and power plant, which has for example at least one internal combustion engine for driving a generator. By means of this generator, the electrical energy is generated.
  • the fourth plant unit is designed to produce the soil conditioner as a reactor.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a device for generating energy and of a plurality of base materials
  • Figure 2 shows a second embodiment of a device for generating energy and of several basic substances.
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of a device according to the invention for generating energy and for producing a plurality of base materials. Based on this embodiment, the device according to the invention and the method according to the invention will be explained in more detail.
  • the device according to the invention has a first plant unit 1, in which ethanol is produced.
  • raw materials for example starchy, sugar-containing and / or cellulosic organic raw materials
  • the abovementioned raw materials are obtained, for example, by planting vegetable raw materials, which are planted in particular for the production of the ethanol.
  • the raw materials are supplied for example by starchy and / or sugary basic fruits, which are separated from energy crops.
  • any further suitable organic raw materials can be introduced into the first system unit 1.
  • these are biomass produced by phototrophic organisms.
  • the production of the ethanol is carried out by alcoholic fermentation of the aforementioned raw materials.
  • the ethanol thus produced is discharged from the first plant unit 1 and preferably used as biofuel.
  • the production of ethanol also produces CO 2 .
  • This is compressed, for example, in a suitable manner and stored for transport in suitable pressure vessels.
  • the CO 2 thus obtained can be used in further processes.
  • a second base material is also formed, in particular in the form of a stillage.
  • This vinasse is introduced via a first connection unit 6 into a second system unit 2.
  • the sludge is fed to a biogenic substrate, for example organic residues from the food industry. These include, for example, grains from breweries, old bakeries, waste glycerin and used fat.
  • synthetic substances based on organic substances as biogenic substrate. It is advantageous if the biogenic substrates are not contaminated with heavy metals and / or other pollutants. In this way it is ensured that the soil conditioner contains no heavy metals and / or other pollutants due to the biogenic substrate.
  • the second base material may also be formed as at least one residue in the production of starch and sugar (for example a bran, a glume, a vinasse and a bagasse) and / or an accompanying substance which is formed during a distillation , It is explicitly pointed out that numerous second base substances can also be produced, for example several vats, several residues in the production of starch and sugar and / or several accompanying substances which are formed during the distillation. All of the aforementioned basic substances are then introduced into the second installation unit 2.
  • starch and sugar for example a bran, a glume, a vinasse and a bagasse
  • the aforementioned second base material or the plurality of second base materials is or is a biomass which is used in the second system unit 2 for obtaining a biogas.
  • the second plant unit 2 is designed as a fermenter.
  • the second plant unit 2 is formed as a system of several fermenters.
  • further biomass is introduced into the second plant unit 2.
  • a further biomass for example, plant residues of energy plants, which remain after removal of the starchy and / or sugary basic fruit are.
  • biomass generated from phototrophic organisms is introduced into the second plant unit 2. respectively.
  • the second base material, the second base materials and / or the further biomass are fermented in the second system unit 2. This results in the biogas, which contains a large proportion of methane, for example in the range of 45% to 75%.
  • the biogas is conducted via a second connection unit 7 in a third system unit 3.
  • the third system unit 3 is designed, for example, as a combined heat and power plant and has at least one internal combustion engine and at least one generator, which is driven by the internal combustion engine.
  • the biogas is used as fuel of the internal combustion engine.
  • electrical power is generated, which can be fed into a network of a local energy supply company.
  • heat is generated, which is introduced via a fourth connection unit 9 into the first system unit 1. The heat is used in the first plant unit 1 to produce the ethanol.
  • This digestate is introduced via a third connection unit 8 into a fifth system unit 5.
  • This fifth plant unit 5 is a unit in which phase separation is performed.
  • the fifth plant unit 5 is formed as a unit with a multi-stage phase separation.
  • this produces water which is returned to the first system unit 1 via a sixth connection unit 11 and used there for the production of ethanol.
  • a solid fraction (dry matter) is produced, from which the soil conditioner is prepared and which is fed into a fourth plant unit 4.
  • a gas is formed in the phase separation. This gas is also introduced into the fourth plant unit 4 and also serves to produce the soil conditioner.
  • the fourth plant unit 4 comprises a reactor 4A 1 in which a the improver is made in the form of a fertilizer.
  • the gas is introduced, which is formed during the phase separation in the fifth plant unit 5.
  • the reactor 4A is designed, for example, as a 3-phase reactor, in which a solid-liquid mixture can be mixed intensively and charged with various gases.
  • the invention is not restricted to the use of such a reactor 4A. Rather, the reactor 4A may have any suitable shape and design.
  • the soil improver in the form of the fertilizer produced in this way is of organic origin and is transferred to a unit 4B in which it is dried, for example, by means of the heat obtained from the third plant unit 3 and converted into a storable, transportable and spreadable form.
  • the soil conditioner is pelleted or granulated. Then, the soil improver is discharged and can be used, for example, for planting the raw materials introduced into the first plant unit 1. Further details of the soil conditioner will be discussed below.
  • FIG. 2 shows a second exemplary embodiment of a device according to the invention for generating energy and for producing a plurality of base materials.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 2 is based on the exemplary embodiment according to FIG. 1, so that reference is first made to the statements made above. The same components are marked with the same reference numbers.
  • the further embodiment of the device according to the invention has a separation unit 20, in the first example, energy plants are introduced. For example, starchy, sugar-containing and / or cellulosic base fruits are separated from the energy crops. These basic fruits are introduced as raw material into the first plant unit 1 in order to produce ethanol there. Alternatively or additionally, it is provided that any further suitable organic raw materials can be introduced into the first system unit 1. The generation of the etha- nols takes place by alcoholic fermentation of the raw materials. The ethanol thus produced is discharged from the first plant unit 1 and used for example as biofuel.
  • CO 2 In the production of ethanol also produces quite pure CO 2 . This is compressed, for example, in a suitable manner and stored for transport in suitable pressure vessels.
  • the CO 2 is particularly suitable for use in the food industry, but also in the beverage industry.
  • a second base material is also formed, in particular in the form of a stillage.
  • the second base material may also be formed as at least one residue in the production of starch and sugar (for example a bran, a glume, a vinasse and a bagasse) and / or an accompanying substance which is formed during a distillation , It can also create numerous second base materials, for example, several vapors, several residues in the production of starch and sugar and / or more impurities that arise during distillation. All of the aforementioned basic substances are then introduced into the second installation unit 2.
  • a biogenic substrate for example organic residues from the food industry
  • the second plant unit 2 biomass in the form of cosubstrates is supplied.
  • any suitable biomass may be introduced into the second annealing unit 2.
  • biogas is produced in the second plant unit 2.
  • the second plant unit 2 is designed as a fermenter.
  • the second ani- gentician 2 in turn formed as a system of several fermenters.
  • the biogas has a large proportion of methane, which is referred to above.
  • biogas also produces CO 2 .
  • This is used, for example, for the production of further biomass by phototrophic organisms, this further biomass, in turn, serving, for example, as biomass for introduction into the first plant unit 1 and / or into the second plant unit 2.
  • the biogas is conducted via a connection unit in a third system unit 3.
  • the third system unit 3 has at least one internal combustion engine and at least one generator which is driven by the internal combustion engine.
  • the biogas is used as fuel of the combustion engine.
  • electrical power is generated, which can be fed into a network of a local energy supply company.
  • high-calorific heat is generated, which is introduced via a further connection unit into the first system unit 1.
  • the high calorific heat is used in the first plant unit 1 for producing the ethanol.
  • CO 2 is produced as a component of exhaust gases. This is used, for example, for the production of further biomass by phototrophic organisms, this further biomass, in turn, serving, for example, as biomass for introduction into the first plant unit 1 and / or into the second plant unit 2.
  • the CO 2 which is produced in at least one of the first installation unit 1, the second installation unit 2 and the third installation unit 3 can be used as synthesis gas in carbonation reactions for the production of further products.
  • This fifth plant unit 5 is a unit, in a phase separation is made.
  • the fifth plant unit 5 is formed as a unit with a multi-stage phase separation.
  • a dry mass solid phase
  • a separated solid fraction organic dry matter
  • a gas in particular a nitrogen-containing gas (gas (I)) is formed.
  • This gas is introduced into the fourth plant unit 4 and also serves to produce the soil conditioner.
  • the phase separation produces a concentrate K (liquid phase).
  • the concentrate K has all the dissolved organic and mineral constituents of the digestate.
  • This concentrate K is, for example, likewise introduced into the fourth unit 4 and also serves to produce the soil conditioner.
  • water is produced, which is supplied to the first plant unit 1 for producing ethanol.
  • the water of the second plant unit 2 is fed back to produce biogas and used there.
  • the fourth plant unit 4 comprises the reactor 4A, in which a soil conditioner in the form of the fertilizer is produced.
  • a soil conditioner in the form of the fertilizer is produced.
  • the gas (gas (I)) which is formed in the phase separation in the fifth plant unit 5 is also introduced.
  • at least a second gas (gas (II)) is also introduced into the reactor 4A, for example oxygen or another gas.
  • high calorific heat is supplied to the third plant unit 3 to the reactor 4A.
  • the reactor 4A further additives can be supplied.
  • the soil conditioner in the form of the fertilizer produced in this way is of organic origin and is transferred to a unit 4B in which it is dried and made storable, transportable and dispersible Form is transferred.
  • a unit 4B for drying, low calorific residual heat, for example, which is obtained in the first plant unit 1, is used.
  • the high calorific heat of the third plant unit 3 is provided, which is not preferred, but possible.
  • the soil conditioner is pelleted or granulated. Then, the soil improver is discharged and can be used, for example, for planting the raw materials introduced into the first plant unit 1. Further details of the soil conditioner will be discussed below.
  • the fertilizer obtained, for example, by means of the device according to FIG. 1 or FIG. 2 is a high-quality soil conditioner which contains all substances which promote the formation of permanent humus in the earth's crumb.
  • the fertilizer is a combination of permanent and nutrient humus as well as the native nutrients from the fermentation substrates. It contains 6 - 7% total nitrogen with different availabilities and has a C / N ratio like natural humus. Due to its high cation-exchange and pH-buffering capacity as well as its high water storage capacity, the fertilizer acts as an excellent nutrient reservoir.
  • the new soil conditioner in the form of the fertilizer is an organic complex fertilizer, which is very low in pollutants and rich in humic substances (fulvic and humic acids) and nitrogen in different forms of bonding.
  • humic substances full and humic acids
  • nitrogen in different forms of bonding.
  • ammonium nitrogen, amide nitrogen and firmly organic nitrogen are present.
  • nutrient and trace salts from the fermentation substrates are present in a balanced ratio in the fertilizer due to their vegetable origin.
  • the fertilizer Due to the low N min content and high N fog content of the total nitrogen as well as the permanent humus character, the fertilizer can be used in significantly higher doses than comparable fertilizers to the lasting improvement of numerous soil fertility characteristics in the working soil layer.
  • the use of the fertilizer in smaller quantities improves the formation of chlorophyll, photosynthesis and the conversion of nutrients and trace elements of the plants cultivated with the help of the soil improver.
  • the method according to the invention and the device according to the invention have the advantage that on the one hand no hydrocarbons from fossil carbon deposits of the earth are needed. However, as noted above, hydrocarbons from fossil carbon stocks of the earth could still be used (for further details see above).
  • the base substances, by-products and / or accumulating residues produced at each stage be reused in at least one further stage in order to produce a further base material.
  • a further advantage of the invention is that the energy generated and / or the heat produced in at least one of the aforementioned stages is used in at least one of the abovementioned plant units so that no energy remains unused.
  • possible resulting high caloric heat quantities and / or low caloric heat quantities of each of the aforementioned stages are used at the corresponding location of another of the aforementioned stages (also called intelligent energy management system). All the above benefits promote sustainability.
  • Simplified, phototrophic organisms (especially algae, plants and / or bacteria) convert the energy of sunlight, this energy being initially stored intermediately in the form of ATP or NAD (P) H.
  • NAD NAD
  • the phototrophic organisms can now convert the carbohydrates produced during the photosynthesis into other chemical compounds and store them in the form of biomass.
  • Ingredients such as sugar, starch, cellulose, lignins, fats, fatty acids, proteins and amino acids are essential for these processes.
  • the poorly degradable organic compounds introduced via the soil improver into the bottom of the useful area are now gradually decomposed by soil organisms (for example fungi and bacteria) over several years.
  • the compounds formed in the reactor 4A are dissolved and the stored minerals and nutrients are gradually made available to the plant (a so-called slow-release effect).
  • the usable area can be repeatedly treated with the soil conditioner, it is possible to store more carbon, which is formed by extracted from the atmosphere of CO 2 , in the soil than was previously emitted from fossil carbon storage in the atmosphere.
  • the inventive method and apparatus relinquish the use of hydrocarbons from fossil carbon reservoirs of the earth, which also store carbon for a very long time, it ensures that, on the one hand, no CO 2 is released from long-term carbon stores in the atmosphere and that, on the other hand, over a longer period of time, the amount of CO 2 in the atmosphere can be reduced.
  • the use of carbon from fossil carbon storages of the earth should be avoided as far as possible in order to achieve a long-term reduction of CO 2 in the atmosphere. This is possible with a global conversion of energy and fuel production by means of the method described here and the device described in conjunction with other regenerative energy sources (for example, water, wind and sun).
  • the concentration of CO 2 in the atmosphere can be influenced.
  • it is provided to introduce the soil improver into the soil crust in order to store carbon or, for example, residues in the form of biomass which are produced in the process according to the invention to be incinerated, in order to produce CO 2 and the Then release CO 2 in a controlled manner into the atmosphere.
  • hydrocarbons from fossil carbon storages can be used in the process according to the invention.
  • the invention does not require this use. It can do without the use of hydrocarbons from fossil carbon storage.

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Abstract

The invention relates to a method and to a device for producing energy and for producing at least one base material. It is provided that a first base material in the form of ethanol is produced in a first system unit (1), wherein a second base material, for example, in the form of a vinasse, results. Furthermore, the second base material is led from the first system unit (1) into a second system unit (2). There, a third base material in the form of a biogas is produced, wherein a fourth base material in the form of a fermentation residue results. The biogas is fed from the second system unit (2) into a third system unit (3), and energy is produced in the third system unit (3). The fermentation residue is led from the second system unit (2) into a fourth system unit (4), in which a fifth base material in the form of a soil conditioner is produced.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur nachhaltigen Erzeugung von Energie und mindestens eines Basisstoffes Method and device for the sustainable production of energy and at least one base material
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur nachhaltigen Erzeugung von Energie und mindestens eines Basisstoffes. Wie weiter unten noch erläutert wird, weist das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung den Vorteil auf, dass Nachhaltigkeit erzielt wird (also die Nutzung eines natürlichen und regenerierbaren Systems derart, dass seine wesentlichen Eigenschaften erhalten bleiben). Demnach kann man auch von einer nachhaltigen Erzeugung von Energie und einer nachhaltigen Erzeugung mindestens eines Basisstoffs sprechen.The invention relates to a method and a device for the sustainable generation of energy and at least one base material. As will be explained below, the method according to the invention and the device according to the invention have the advantage that sustainability is achieved (ie the use of a natural and regenerable system such that its essential properties are retained). Accordingly, one can also speak of a sustainable production of energy and a sustainable production of at least one basic substance.
Bereits seit langem sind Anlagen bekannt, mit denen Energie erzeugt wird. Auch sind bereits seit langem Anlagen bekannt, mit denen ein Basisstoff erzeugt wird.For a long time plants have been known which generate energy. Also, facilities have long been known with which a base fabric is produced.
Beispielsweise sind Anlagen zur Erzeugung von Ethanol bekannt. Ethanol entsteht unter anderem bei der Vergärung von zuckerhaltigen und stärkehal- tigen Stoffen. Durch Destillation kann das Ethanol konzentriert werden. Ebenfalls ist es aus dem Stand der Technik bekannt, dass Ethanol durch Vergärung von Biomasse gewonnen werden kann. Das erzeugte Ethanol wird häufig auch als Bioethanol bezeichnet. Zusätzlich wird bei der vorgenannten Erzeugung auch CO2 erzeugt. Bioethanol wird insbesondere als Biokraftstoff oder Kraftstoffszusatz für Verbrennungsmotoren verwendet.For example, plants for the production of ethanol are known. Among other things, ethanol is produced during the fermentation of sugary and starchy substances. By distillation, the ethanol can be concentrated. It is also known from the prior art that ethanol can be obtained by fermentation of biomass. The ethanol produced is often referred to as bioethanol. In addition, CO 2 is also generated in the aforementioned generation. Bioethanol is used in particular as biofuel or fuel additive for internal combustion engines.
Ferner ist es aus dem Stand der Technik bekannt, Biogas in Biogasanlagen herzustellen. Hierunter wird insbesondere Methangas verstanden, welches bei seiner Verbrennung Energie freisetzt. Zur Herstellung von Biogas eignen sich beispielsweise vergärbare biomassehaltige Reststoffe (beispielsweise Bioabfall), Pflanzen sowie Pflanzenteile. Diese können beispielsweise für die Erzeugung von Biogas gezielt angebaut werden. Derartige Pflanzen sind auch unter der Bezeichnung „nachwachsende Rohstoffe" oder „Energiepflanzen" bekannt. In Biogasanlagen hergestelltes Biogas wird in der Regel als Brennstoff in einer mit einem Generator gekoppelten Verbrennungskraftmaschine zur Erzeugung von Strom und Wärme verwendet. Alternativ oder zusätzlich hierzu wird aus dem vorgenannten Biogas der Methananteil extra- hiert, gereinigt, getrocknet, komprimiert und in ein Gasnetz eingespeist, um es zu einem gewerblichen oder privaten Verbraucher zur Nutzung zu leiten.Furthermore, it is known from the prior art to produce biogas in biogas plants. This is understood in particular as methane gas, which releasing energy during combustion. For the production of biogas, for example, fermentable biomass-containing residues (for example biowaste), plants and plant parts are suitable. These can be cultivated specifically for the production of biogas, for example. Such plants are also known as "renewable resources" or "energy crops". Biogas produced in biogas plants is generally used as fuel in an internal combustion engine coupled to a generator to generate electricity and heat. Alternatively or additionally, the methane content is extracted from the aforementioned biogas, purified, dried, compressed and fed into a gas network in order to lead it to a commercial or private consumer for use.
Zur Erzeugung von elektrischem Strom ist es aus dem Stand der Technik bekannt, eine Anlage in Form eines Blockheizkraftwerks zu verwenden, wel- che mindestens eine Verbrennungskraftmaschine aufweist, beispielsweise einen Verbrennungsmotor oder eine Gasturbine. Die Verbrennungskraftmaschine treibt einen Generator an, der elektrischen Strom erzeugt. Der elektrische Strom wird in ein Stromnetz eingespeist. Die bei der Erzeugung des elektrischen Stroms anfallende Wärme bleibt in vielen Fällen ungenutzt, da am Ort des Blockheizkraftwerkes oftmals Verbraucher fehlen, welche die anfallende Wärmemenge durchgehend nutzen.For the generation of electrical current, it is known from the prior art to use a system in the form of a combined heat and power plant, which has at least one internal combustion engine, for example an internal combustion engine or a gas turbine. The internal combustion engine drives a generator that generates electrical power. The electric power is fed into a power grid. The resulting in the generation of electrical power heat remains unused in many cases, as often lack consumers at the location of the cogeneration plant, which use the amount of heat throughout.
Ferner ist es bekannt, mittels einer Anlage einen Bodenverbesserer, beispielsweise ein Düngemittel, herzustellen, der in der Landwirtschaft und im Gartenbau eingesetzt wird. Wesentliches Ziel des Bodenverbesserers ist es, Nährstoffe in den Boden einzubringen, um ein Pflanzenwachstum zu ermöglichen, zu beschleunigen und/oder zu vergrößern.Furthermore, it is known to produce by means of a plant a soil conditioner, such as a fertilizer, which is used in agriculture and horticulture. The key objective of the soil conditioner is to introduce nutrients into the soil to enable, accelerate and / or increase plant growth.
Überlegungen haben nun ergeben, dass aufgrund der stetig wachsenden Rohstoffpreise sowie der benötigten Energie, die bei den einzelnen Herstellungsanlagen verwendet wird, welche zur Erzeugung beispielsweise von Bio- ethanol, Biogas und/oder eines Bodenverbesserers eingesetzt werden müssen, ein betriebswirtschaftliches Betreiben jeder der vorgenannten Anlagen im sogenannten „Stand-Alone-Betrieb" oft nicht sehr sinnvoll ist. Dabei wird unter dem „Stand-Alone-Betrieb" der eigenständige Betrieb jeweils einer einzelnen der vorgenannten Anlagen verstanden, ohne dass diese einzelne der vorgenannten Anlagen mit weiteren Anlagen gekoppelt ist. Die erzielbaren Wirkungsgrade machen allerdings den Betrieb einer einzelnen der vorge- nannten Anlagen oft unrentabel.Considerations have now shown that due to the steadily growing raw material prices and the energy required, which is used in the individual production plants, which must be used for the production of, for example, bioethanol, biogas and / or a soil conditioner, a business operation of each of the aforementioned facilities In the so-called "stand-alone operation" is often not very useful "stand-alone operation" means the independent operation of a single one of the aforementioned installations without this single one of the aforementioned installations being coupled with other installations, but the achievable efficiencies often make the operation of a single one of the aforementioned installations unprofitable.
Ein weiterer Nachteil der vorgenannten Anlagen ist es, dass zum Betreiben der Anlagen sehr oft noch Kohlenwasserstoffe aus fossilen Kohlenstoffspeichern der Erde verwendet werden, beispielsweise Braunkohle, Steinkohle, Erdgas, Erdöl und/oder andere in der Erdkruste langfristig gespeicherten Kohlenwasserstoffe. Es ist allgemein bekannt, dass diese Kohlenwasserstoffe aus fossilen Kohlenstoffspeichern der Erde unter heutigen wirtschaftlichen Aspekten nur noch einen begrenzten Zeitraum zur Verfügung stehen. Aufgrund einer stets steigenden Nachfrage nach Kohlenwasserstoffen aus fossi- len Kohlenstoffspeichern der Erde und einer Verknappung des Angebots an diesen Kohlenwasserstoffen ist auch eine deutliche Steigerung des Preises für Kohlenwasserstoffe aus fossilen Kohlenstoffspeichern der Erde zu verzeichnen.A further disadvantage of the above-mentioned systems is that hydrocarbons from fossil carbon deposits of the earth are very often still used to operate the plants, for example lignite, hard coal, natural gas, crude oil and / or other long-term stored in the earth's crust hydrocarbons. It is well known that these hydrocarbons from fossil carbon stocks of the earth are only available for a limited time under today's economic aspects. Due to an ever-increasing demand for hydrocarbons from fossil carbon deposits of the earth and a shortage of supply of these hydrocarbons, there is also a significant increase in the price of hydrocarbons from fossil carbon storages on Earth.
Ein weiterer Nachteil der vorgenannten Anlagen ist, dass durch die Verbrennung von Kohlenwasserstoffen aus fossilen Kohlenstoffspeichern der Erde CO2 entsteht. Hierdurch wird ein Anstieg der Konzentration an CO2 in der Atmosphäre bewirkt. Allerdings ist die Atmosphäre als eine Senke des bei der Verbrennung von Kohlenwasserstoffen aus fossilen Kohlenstoffspeichem der Erde entstehenden CO2 zu klein. Die Kapazität der Atmosphäre zur Speicherung von CO2 ist derart gering, dass es ab einer gewissen Konzentration von CO2 in der Atmosphäre (wobei diese Konzentration zur Zeit aber noch nicht genau zu beziffern ist) zu schädigenden Folgen für einen Großteil der derzeitig existierenden Lebensformen der Erde kommt. Insbesondere kommt es zu Veränderungen des Klimas, der Flora und Fauna.Another disadvantage of the aforementioned systems is that the combustion of hydrocarbons from fossil carbon deposits of the earth produces CO 2 . This causes an increase in the concentration of CO 2 in the atmosphere. However, the atmosphere is too small as a sink of CO 2 generated by the combustion of hydrocarbons from fossil carbon reserves of the earth. The capacity of the atmosphere to store CO 2 is so low that, starting from a certain concentration of CO 2 in the atmosphere (but this concentration is currently not yet precisely quantifiable), damaging consequences for much of the existing life forms of the atmosphere Earth is coming. In particular, there are changes in the climate, the flora and fauna.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung von Energie und zur Erzeugung mindestens eines Basisstoffes anzugeben, bei denen keine Kohlenwasserstoffe aus fossilen Kohlenstoffspeichern der Erde benötigt werden, die zum einen betriebswirtschaftlich rentabel und zum anderen effizient sowie nachhaltig arbeiten.The invention is therefore based on the object to provide a method and apparatus for generating energy and for generating at least one base material, in which no hydrocarbons from fossil Carbon storages of the earth are required, which on the one hand economically profitable and on the other efficient and sustainable work.
Erfindungsgemäfi wird diese Aufgabe mit einem Verfahren mit den Merkma- len des Anspruchs 1 gelöst. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist durch die Merkmale des Anspruchs 12 gegeben. Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, den beigefügten Ansprüchen und/oder den beigefügten Figuren.According to the invention, this object is achieved by a method having the features of claim 1. A device according to the invention is given by the features of claim 12. Further features of the invention will become apparent from the following description, the appended claims and / or the accompanying figures.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Erzeugung von Energie und zur Erzeugung mindestens eines Basisstoffes umfasst mehrere Schritte, welche nachfolgend auch Stufen genannt werden.The inventive method for generating energy and for producing at least one base material comprises a plurality of steps, which are also referred to below as stages.
So ist in einer ersten Stufe ein Erzeugen eines ersten Basisstoffes in Form von Ethanol in einer ersten Anlageneinheit, beispielsweise einer Bioethanol- anlage, vorgesehen. Hierbei entsteht mindestens ein zweiter Basisstoff, beispielsweise in Form mindestens einer Schlempe, mindestens eines Rückstands bei der Gewinnung von Stärke und Zucker (beispielsweise eine Kleie, eine Spelze, eine Vinasse und eine Bagasse) und/oder eines Begleitstoffes, der bei einer Destillation entsteht. Es wird explizit darauf hingewiesen, dass auch zahlreiche zweite Basisstoffe entstehen können, beispielsweise mehrere Schlempen, mehrere Rückstände bei der Gewinnung von Stärke und Zucker und/oder mehrere Begleitstoffe, die bei der Destillation entstehen.Thus, in a first stage, a first base substance in the form of ethanol is produced in a first plant unit, for example a bioethanol plant. This results in at least a second base material, for example in the form of at least one vinasse, at least one residue in the production of starch and sugar (for example, a bran, a glume, a vinasse and a bagasse) and / or an accompanying material, which is formed in a distillation. It is explicitly pointed out that many second basic substances can also be produced, for example several vats, several residues in the production of starch and sugar and / or several accompanying substances that are formed during the distillation.
Die Herstellung des Ethanols wird beispielsweise mittels alkoholischer Vergärung von stärkehaltigen, zuckerhaltigen und/oder zellulosehaltigen organischen Stoffen vorgenommen. Diese werden beispielsweise durch stärke- und/oder zuckerhaltige Basisfrüchte, die beispielsweise von Energiepflanzen gewonnen werden, geliefert. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist aber auch vorgesehen, das Ethanol aus weiterer Biomasse zu gewinnen, die durch pho- totrophe Organismen mit Hilfe von CO2 hergestellt wurde. Es wird explizit darauf hingewiesen, dass die Erzeugung des Ethanols unter Heranziehung jeglicher Art und Form von Biomasse erfolgen kann. Hinsichtlich weiterer Details wird auf weiter unten verwiesen. In einer zweiten Stufe wird der bei dem Erzeugen des Ethanols entstehende, mindestens eine zweite Basisstoff, beispielsweise in Form der Schlempe, des mindestens einen Rückstands bei der Gewinnung von Stärke und Zucker und/oder des Begleitstoffes, der bei einer Destillation entsteht, von der ersten Anlageneinheit in eine zweite Anlageneinheit, beispielsweise eine Biogasanlage, geführt. Zusätzlich kann es vorgesehen sein, Pflanzenreste der Energiepflanzen, welche nach Abtrennung der stärke- und/oder zuckerhaltigen Basisfrucht übrig bleiben, ebenfalls in die zweite Anlageneinheit einzu- führen. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es vorgesehen, mittels pho- totropher Organismen erzeugte Biomasse in die zweite Anlageneinheit einzuführen. In der zweiten Anlageneinheit wird ein weiterer Basisstoff, nämlich ein dritter Basisstoff in Form von Biogas hergestellt. Hierzu wird beispielsweise die anaerobe Fermentation genutzt. Bei dem Erzeugen des Biogases entsteht ein weiterer Basisstoff, nämlich ein vierter Basisstoff in Form eines Gärrests, der in einer weiteren Anlageneinheit wiederum verwendet wird. Hierauf wird weiter unten eingegangen.The preparation of the ethanol is carried out, for example, by means of alcoholic fermentation of starchy, sugary and / or cellulosic organic substances. These are supplied, for example, by starchy and / or sugar-containing basic fruits, which are obtained, for example, from energy crops. Additionally or alternatively, however, it is also envisaged to recover the ethanol from further biomass which has been produced by phototrophic organisms with the aid of CO 2 . It is explicitly stated that the production of ethanol can be made using any type and form of biomass. For further details see below. In a second stage, the at least one second base material resulting from the production of the ethanol, for example in the form of the vinasse, of the at least one residue in the production of starch and sugar and / or the accompanying substance which is formed in a distillation, is derived from the first Plant unit in a second plant unit, such as a biogas plant, led. In addition, it can be provided that plant residues of the energy crops, which remain after separation of the starchy and / or sugary basic fruit, also lead into the second plant unit. In addition or as an alternative to this, it is provided to introduce biomass produced by phototrophic organisms into the second plant unit. In the second plant unit, another base material, namely a third base material in the form of biogas is produced. For this purpose, for example, the anaerobic fermentation is used. In the generation of the biogas, a further base material, namely a fourth base material in the form of a fermentation residue, which in turn is used in a further plant unit. This will be discussed below.
In einer dritten Stufe wird das Biogas von der zweiten Anlageneinheit nun in eine dritte Anlageneinheit geführt. In der dritten Anlageneinheit wird Energie erzeugt.In a third stage, the biogas from the second plant unit is now led to a third plant unit. Energy is generated in the third plant unit.
In einer vierten Stufe wird nun der oben genannte Gärrest von der zweiten Anlageneinheit in eine vierte Anlageneinheit geführt und zur Herstellung ei- nes fünften Basisstoffes in Form eines Bodenverbesserers, beispielsweise ein Düngemittel, verwendet. Bei der Herstellung des fünften Basisstoffes wird insbesondere die Energie genutzt, die in der dritten Anlageneinheit erzeugt wurde. Zusätzlich oder alternativ kann bei einer Ausführungsform Restwärme genutzt werden, die in der ersten Anlageneinheit anfällt.In a fourth stage, the fermentation residue mentioned above is now led by the second plant unit into a fourth plant unit and used to produce a fifth base substance in the form of a soil improver, for example a fertilizer. In the production of the fifth base material in particular the energy is used, which was generated in the third plant unit. Additionally or alternatively, residual heat can be used in one embodiment, which is obtained in the first system unit.
Das vorgenannte Verfahren weist den Vorteil auf, dass zum einen keine Kohlenwasserstoffe aus fossilen Kohlenstoffspeichern der Erde benötigt werden. Zum anderen ist es vorgesehen, dass die bei jeder Stufe erzeugten Basisstoffe, Nebenprodukte und/oder anfallende Reststoffe in mindestens einer weiteren Stufe wiederverwendet werden, um wiederum einen weiteren Basisstoff zu erzeugen. Hierdurch ist es möglich, dass durch eine entsprechend gewählte Verwendung der Basisstoffe, Nebenprodukte und/oder anfallenden Reststoffe keine Abfallstoffe anfallen, die entsorgt werden müssten (auch nachhaltiges Stoffstrom-Management genannt). Dies fördert die gewünschte Nachhaltigkeit.The aforementioned method has the advantage that on the one hand no hydrocarbons from fossil carbon deposits of the earth are needed. On the other hand, it is envisaged that the base substances, by-products and / or accumulating residues generated at each stage in at least one be reused further stage, in turn to produce another base material. This makes it possible that by a suitably selected use of the base materials, by-products and / or accumulating residues no waste materials incurred that would have to be disposed of (also called sustainable material flow management). This promotes the desired sustainability.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass die erzeugte Energie und/oder die in mindestens einer der vorgenannten Stufen anfallende Wärme in mindes- tens einer der vorgenannten Anlageneinheiten verwendet wird, so dass keine Energie ungenutzt bleibt. Mittels einer entsprechend gewählten Verwendung der erzeugten und anfallenden Energie werden mögliche anfallende hochkalorische Wärmemengen und/oder niederkalorische Wärmemengen einer jeden der vorgenannten Stufen an entsprechender Stelle einer anderen der vorgenannten Stufen verwendet (auch intelligentes Energiemanagementsystem genannt). Auch dies fördert die gewünschte Nachhaltigkeit.A further advantage of the invention is that the energy generated and / or the heat produced in at least one of the aforementioned stages is used in at least one of the abovementioned plant units so that no energy remains unused. By means of an appropriately selected use of the generated and accumulating energy possible resulting high-caloric amounts of heat and / or low-calorific amounts of heat of each of the aforementioned levels at the corresponding location of another of the aforementioned levels are used (also called intelligent energy management system). This also promotes the desired sustainability.
Wie weiter unten noch näher ausgeführt wird, ist es bei der Erfindung von Vorteil, dass bei Betrachtung der Gesamtbilanz, welche mit dem erfinduπgs- gemäßen Verfahren erzielt wird, kein CO2 in die Atmosphäre abgegeben wird, sondern vielmehr CO2 der Atmosphäre entzogen und über den Bodenverbesserer in der Erdkrume gespeichert wird. Auch dies fördert die gewünschte Nachhaltigkeit. Die Erfindung gewährleistet, dass hierdurch CO2- Zertifikate erzielt werden können, welche an Dritte veräußert werden können, damit diese Dritten CO2 in die Atmosphäre emittieren können.As will be explained in more detail below, it is in the invention of advantage that when looking at the overall balance, which is achieved with the inventive method, no CO 2 is released into the atmosphere, but rather CO 2 withdrawn from the atmosphere and over the soil improver is stored in the Erdkrume. This also promotes the desired sustainability. The invention ensures that this CO 2 - certificates can be achieved, which can be sold to third parties, so that these third parties can emit CO 2 in the atmosphere.
Auch ist es bei der Erfindung von Vorteil, dass die Konzentration an CO2 in der Atmosphäre beeinflusst werden kann. Hierzu ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren beispielsweise vorgesehen, den Bodenverbesserer in die Erdkrume einzubringen, um Kohlenstoff zu speichern, oder beispielsweise Reststoffe in Form von Biomasse, die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren anfallen, zu verbrennen, um CO2 zu erzeugen und um das CO2 anschließend kontrolliert in die Atmosphäre abzugeben. Es wird explizit darauf hingewiesen, dass Kohlenwasserstoffe aus fossilen Kohlenstoffspeichern zwar bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden können. Die Erfindung benötigt diese Verwendung allerdings nicht. Sie kann ganz und gar ohne die Verwendung von Kohlenwasserstoffen aus fossilen Kohlenstoffspeichern auskommen.It is also advantageous in the invention that the concentration of CO 2 in the atmosphere can be influenced. For this purpose, it is provided in the inventive method, for example, to introduce the soil conditioner in the Erdkrume to store carbon, or for example residues in the form of biomass incurred in the process according to the invention to burn to produce CO 2 and the CO 2 then release controlled into the atmosphere. It is explicitly pointed out that although hydrocarbons from fossil carbon storages can be used in the process according to the invention. However, the invention does not require this use. It can do without the use of hydrocarbons from fossil carbon storage.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird mindestens eine Wassermenge, welche in mindestens einer der vorgenannten Stufen als Nebenprodukt anfällt, gereinigt und aufbereitet. Die bei der Reinigung und Auf- bereitung der Wassermenge anfallenden und aus der Wassermenge extrahierten Inhaltsstoffe sind wertvolle Bestandteile für den Bodenverbesserer und werden der vierten Anlageneinheit zugeführt. Die gereinigte und aufbereitete Wassermenge kann der ersten Stufe und/oder der zweiten Stufe zugeführt werden. Ferner ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass gereinigte und aufbereitete Wasser zur Erzeugung von Dampf als ein Träger von hochkalorischer Energie zu verwenden, wobei diese Energie wiederum in einer der vorgenannten Stufen einsetzbar und verwendbar ist.In a further embodiment of the invention, at least one amount of water which is obtained as by-product in at least one of the aforementioned stages is purified and treated. The ingredients obtained during the purification and treatment of the amount of water and extracted from the amount of water are valuable ingredients for the soil improver and are supplied to the fourth plant unit. The purified and treated amount of water can be supplied to the first stage and / or the second stage. Further, it is additionally or alternatively contemplated to use purified and conditioned water to generate steam as a carrier of high calorie energy, which energy in turn may be used and used in any of the foregoing stages.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der zweiten Anlageneinheit mindestens ein biogenes Substrat beigefügt. Hierunter werden Substrate verstanden, die beispielsweise nicht durch chemische Syntheseverfahren gewonnen sind. Insbesondere werden hier organische Reststoffe aus der Lebensmittelindustrie eingesetzt. Hierunter fallen beispielsweise Treber aus Brauereien, Altbackwaren, Abfallglycerin sowie Altfett. Die vorgenannte Aufzählung ist nicht abschließend zu verstehen. Vielmehr ist jedes geeignete biogene Substrat verwendbar, das für die Herstellung von Biogas und/oder eines Bodenverbesserers aus den entstehenden Gärresten geeignet ist. Insbesondere ist es auch vorgesehen, synthetische Stoffe auf organischer Basis als biogenes Substrat zu verwenden. Von Vorteil ist es, wenn die biogenen Substrate nicht mit Schwermetallen und/oder anderen Schadstoffen belastest sind. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass der Bodenverbesserer keine Schwermetalle und/oder weitere Schadstoffe aufgrund des biogenen Substrats enthält. Die Zuführung des biogenen Substrats in die zweite Anlageneinheit kann unabhängig von der Zuführung des zweiten Basisstoffs in die zweite Anlageneinheit erfolgen. Alternativ hierzu kann es auch vorgesehen sein, dass dem zweiten Basisstoff vor Zuführung in die zweite Anlageneinheit das biogene Substrat beigefügt wird.In a further embodiment of the method according to the invention, at least one biogenic substrate is added to the second plant unit. These are understood to mean substrates which, for example, are not obtained by chemical synthesis processes. In particular, organic residues from the food industry are used here. These include, for example, grains from breweries, old bakeries, waste glycerin and used fat. The above list is not exhaustive. Rather, any suitable biogenic substrate is suitable, which is suitable for the production of biogas and / or a soil conditioner from the resulting digestate. In particular, it is also envisaged to use synthetic substances based on organic substances as biogenic substrate. It is advantageous if the biogenic substrates are not loaded with heavy metals and / or other pollutants. This ensures that the soil conditioner contains no heavy metals and / or other pollutants due to the biogenic substrate. The feeding of the biogenic substrate into the second system unit can be effected independently of the feeding of the second base material into the second system unit. Alternatively, it can also be provided that the biogenic substrate is added to the second base material before being fed into the second system unit.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Biogas insbesondere Methangas erzeugt. Dabei ist die Erfindung nicht auf reines Methangas eingeschränkt. Vielmehr wird hierunter auch ein Biogas verstanden, das einen recht hohen Anteil an Methangas enthält, beispielsweise im Bereich von 45% bis 75%. Je höher der Anteil des Methangases ist, umso energiereicher ist das Biogas. Von Vorteil ist es, wenn der Anteil des Methangases aus dem Biogas extrahiert, gereinigt und getrocknet wird. Die weiteren Anteile des Biogases können beispielsweise der vierten Anlageneinheit zugeführt werden und unterstützen die Herstellung des Bo- denverbesserers.In a further embodiment of the method according to the invention, in particular methane gas is produced as biogas. The invention is not limited to pure methane gas. Rather, this also means a biogas containing a fairly high proportion of methane gas, for example in the range of 45% to 75%. The higher the proportion of methane gas, the higher the energy content of biogas. It is advantageous if the proportion of methane gas is extracted from the biogas, purified and dried. The further portions of the biogas can be supplied to the fourth plant unit, for example, and support the production of the soil improver.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Energie elektrischer Strom und/oder Wärme erzeugt. Der elektrische Strom kann in ein Netz eines örtlichen Energieversorgungsunternehmens (EVU) eingespeist werden. Ferner kann mindestens ein Teil des elektrischen Stroms für die Durchführung und den Betrieb der einzelnen Anlageneinheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden. Bei einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Wärme der ersten Anlagenein- heit (in der Ethanol erzeugt wird) und/oder der vierten Anlageneinheit (in welcher der Bodenverbesserer erzeugt wird) zugeführt wird. In der vierten Anlageneinheit wird diese Wärme beispielsweise zur Herstellung des Boden- verbesserers verwendet. Die bei mindestens einer der vorgenannten Stufen anfallende niederkalorische Restwärme wird beispielsweise zur Trocknung des Bodenverbesserers verwendet. Insbesondere ist es vorgesehen, den Bodenverbesserer mittels eines auf Verdunstung basierenden Trocknungsverfahrens zu trocknen, wobei ein Temperaturbereich von beispielsweise 30° C bis 75° C genutzt wird. Die Erfindung ist aber nicht auf diesen Temperaturbereich eingeschränkt. Vielmehr ist jeder andere geeignete Temperaturbe- reich verwendbar. Insbesondere ist es vorgesehen, ein recht niederkalorisches Energieniveau zu verwenden, da für die Trocknung eine Verwendung eines recht hochkalorischen Energieniveaus nicht zwingend notwendig ist.In a further embodiment of the method according to the invention, electrical energy and / or heat is generated as energy. The electric power can be fed into a network of a local power company (EVU). Furthermore, at least part of the electrical current can be used for the implementation and operation of the individual plant units of the method according to the invention. In a further embodiment, it is provided that the heat of the first plant unit (in which ethanol is produced) and / or the fourth plant unit (in which the soil conditioner is produced) is supplied. In the fourth plant unit, this heat is used, for example, to produce the soil improver. The low-calorific residual heat obtained in at least one of the aforementioned stages is used, for example, for drying the soil conditioner. In particular, it is intended to dry the soil conditioner by means of an evaporation-based drying process, wherein a temperature range of, for example, 30 ° C to 75 ° C is used. The invention is not limited to this temperature range. Rather, any other suitable temperature richly usable. In particular, it is envisaged to use a fairly low calorific energy level, since it is not absolutely necessary to use a fairly high calorific energy level for the drying.
Bei einem wiederum weiteren Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Gärrest einer Phasentrennung unterzogen. Beispielsweise erfolgt eine sogenannte 3-Phasen-Trennung, wobei eine feste Phase, eine flüssige Phase und ein Gas entstehen. Zum einen entsteht bei der Phasentrennung eine Trockenmasse (feste Phase), insbesondere eine abge- trennte Feststoff-Fraktion (organische Trockenmasse), welche in die vierte Anlageneinheit geführt wird und aus welcher der Bodenverbesserer hergestellt wird. Zum anderen entsteht bei der Phasentrennung ein Gas, insbesondere ein Stickstoff-haltiges Gas. Dieses Gas wird in die vierte Anlageneinheit eingebracht und dient ebenfalls der Erzeugung des Bodenverbesse- rers. Ferner entsteht bei der Phasentrennung ein Konzentrat (flüssige Phase). Das Konzentrat weist alle gelösten organischen und mineralischen Bestandteile des Gärrestes auf. Dieses Konzentrat wird beispielsweise ebenfalls in die vierte Anlageneinheit eingebracht und dient ebenfalls der Erzeugung des Bodenverbesserers. Zusätzlich entsteht bei der Phasentrennung Wasser, welches der ersten Anlageneinheit zur Erzeugung von Ethanol und/oder der zweiten Anlageneinheit zur Erzeugung von Biogas wieder zugeführt wird und dort verwendet wird.In yet another embodiment of the method according to the invention, the digestate is subjected to a phase separation. For example, a so-called 3-phase separation, wherein a solid phase, a liquid phase and a gas arise. On the one hand, the phase separation produces a dry mass (solid phase), in particular a separate solid fraction (organic dry matter), which is fed into the fourth plant unit and from which the soil conditioner is prepared. On the other hand, during the phase separation, a gas, in particular a nitrogen-containing gas, is formed. This gas is introduced into the fourth plant unit and also serves to produce the soil improver. Furthermore, during the phase separation, a concentrate (liquid phase) is formed. The concentrate has all dissolved organic and mineral constituents of the digestate. This concentrate is, for example, also introduced into the fourth unit of equipment and also serves to produce the soil conditioner. In addition, during the phase separation, water is formed which is returned to the first plant unit for producing ethanol and / or the second plant unit for producing biogas and used there.
Das vorgenannte Ausführungsbeispiel soll auch verdeutlichen, dass die zweite Anlageneinheit und die vierte Anlageneinheit nicht direkt miteinander zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verbunden sein müssen. Vielmehr reicht auch eine indirekte Verbindung aus, beispielsweise über eine Phasentrennungseinheit, welche die oben beschriebene Phasentrennung ermöglicht.The aforementioned embodiment should also clarify that the second system unit and the fourth system unit need not be connected directly to each other for carrying out the method according to the invention. Rather, an indirect connection is also sufficient, for example via a phase separation unit which enables the phase separation described above.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur nachhaltigen Erzeugung von Energie und mindestens eines Basisstoffes. Die Vorrichtung ist insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens ausgebildet, welches mindestens eines der oben genannten Merkmale oder eine Kombination von oben genannten Merkmalen aufweist.The invention also relates to a device for the sustainable production of energy and at least one base material. The device is designed in particular for carrying out a method which comprises at least one has the above features or a combination of the above features.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine erste Anlageneinheit zur Er- zeugung eines ersten Basisstoffes in Form von Ethanol auf. Bei der Erzeugung des Ethanols entsteht ein zweiter Basisstoff, beispielsweise mindestens einer der bereits weiter oben genannten zweiten Basisstoffe.The device according to the invention has a first system unit for the production of a first base material in the form of ethanol. When the ethanol is produced, a second base material is formed, for example at least one of the second base substances already mentioned above.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist auch eine zweite Anlageneinheit zur Erzeugung eines dritten Basisstoffes in Form von Biogas auf. Die zweite Anlageneinheit ist mit der ersten Anlageneinheit über eine erste Verbindungseinheit zur Zuführung des zweiten Basisstoffes (beispielsweise mindestens einer der bereits weiter oben genannten Basisstoffe) von der ersten Anlageneinheit in die zweite Anlageneinheit verbunden. Zusätzlich kann es vorgesehen sein, über eine weitere Verbindungseinheit Pflanzenreste der Energiepflanzen, welche nach Abtrennung der stärke- und/oder zuckerhaltigen Basisfrucht übrig bleiben, ebenfalls in die zweite Anlageneinheit einzuführen. Bei der Erzeugung von Biogas entsteht ein vierter Basisstoff in Form eines Gärrestes, der ebenfalls weiter verwendet wird, wie unten näher erläu- tert wird.The device according to the invention also has a second system unit for producing a third base material in the form of biogas. The second system unit is connected to the first system unit via a first connection unit for feeding the second base material (for example at least one of the base materials already mentioned above) from the first system unit to the second system unit. In addition, it may be provided via a further connection unit plant residues of energy crops, which remain after removal of the starchy and / or sugary basic fruit, also introduce into the second plant unit. The production of biogas produces a fourth base material in the form of a digestate, which is also used further, as explained in more detail below.
Ferner ist eine dritte Anlageneinheit zur Erzeugung von Energie vorgesehen, wobei die dritte Anlageneinheit mit der zweiten Anlageneinheit über eine zweite Verbindungseinheit zur Zuführung des Biogases von der zweiten An- lageneinheit in die dritte Anlageneinheit verbunden ist.Furthermore, a third system unit for generating energy is provided, wherein the third system unit is connected to the second system unit via a second connection unit for supplying the biogas from the second system unit to the third system unit.
Auch ist eine vierte Anlageneinheit zur Herstellung eines fünften Basisstoffes in Form eines Bodenverbesserers bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen. Die vierte Anlageneinheit ist mit der zweiten Anlageneinheit über eine dritte Verbindungseinheit zur Zuführung des Gärrestes von der zweiten Anlageneinheit in die vierte Anlageneinheit verbunden. Bei der Herstellung des fünften Basisstoffes wird insbesondere die Energie genutzt, die in der dritten Anlageneinheit erzeugt wurde. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist dieselben Vorteile wie das erfindungsgemäße Verfahren auf, so dass an dieser Stelle nicht im Einzelnen hierauf eingegangen wird.Also, a fourth plant unit for producing a fifth base material in the form of a soil conditioner in the device according to the invention is provided. The fourth system unit is connected to the second system unit via a third connection unit for supplying the digestate from the second system unit to the fourth system unit. In the production of the fifth base material in particular the energy is used, which was generated in the third plant unit. The device according to the invention has the same advantages as the method according to the invention, so that will not be discussed in detail at this point.
Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die in der dritten Anlageneinheit erzeugte Energie als elektrischer Strom und/oder Wärme ausgebildet. Ferner ist es beispielsweise vorgesehen, dass die dritte Anlageneinheit mit der ersten Anlageneinheit über eine vierte Verbindungseinheit zur Zuführung der Wärme von der dritten Anlageneinheit zur ersten Anlageneinheit verbunden ist. Die hierdurch zuführbare Wärme kann bei der Erzeugung des Ethanols verwendet werden. Darüber hinaus kann es vorgesehen sein, dass die dritte Anlageneinheit mit der vierten Anlageneinheit über eine fünfte Verbindungseinheit zur Zuführung der Wärme von der dritten Anlageneinheit zur vierten Anlageneinheit verbunden ist. Mittels der auf die- se Weise zugeführten Wärme ist es beispielsweise möglich, den in der vierten Anlageneinheit hergestellten Bodenverbesserer zu trocknen.In one embodiment of the device according to the invention, the energy generated in the third system unit is designed as electric current and / or heat. Furthermore, it is provided, for example, that the third system unit is connected to the first system unit via a fourth connection unit for supplying the heat from the third system unit to the first system unit. The heat that can be supplied thereby can be used in the production of the ethanol. Moreover, it can be provided that the third system unit is connected to the fourth system unit via a fifth connection unit for supplying the heat from the third system unit to the fourth system unit. By means of the heat supplied in this way, it is possible, for example, to dry the soil improver prepared in the fourth plant unit.
Bei einem wiederum weiteren Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist zwischen der zweiten Anlageneinheit und der vierten AnIa- geneinheit eine fünfte Anlageneinheit zur Phasentrennung angeordnet. Ferner ist die fünfte Anlageneinheit sowohl mit der zweiten Anlageneinheit als auch mit der vierten Anlageneinheit verbunden. Dieses Ausführungsbeispiel zeigt, dass die zweite Anlageneinheit mit der vierten Anlageneinheit auch indirekt unter Zwischenschaltung einer weiteren Einheit verbunden sein kann. Die Phasentrennung erfolgt beispielsweise in einer mehrstufigen Anlage, in der zunächst grober Feststoff mittels mindestens einer Einrichtung zur Feststoffabtrennung abgetrennt wird. Dies kann insbesondere durch ein Verfahren erfolgen, welches auf dem Schwerkraftprinzip basiert. In einem weiteren Schritt wird eine die Einrichtung zur Feststoffabtrennung verlassende Flüssigphase in einer ersten Membrantrennstufe (beispielsweise eine Mikro- oder Ultrafiltrationseinheit) zum einen in ein Konzentrat, welches fein disper- gierte Feststoffpartikel enthält, und zum anderen in ein Permeat überführt, welches gelöste Inhaltsstoffe aufweist. Das Konzentrat mit den fein disper- gierten Feststoffpartikeln wird der vierten Anlageneinheit zur Erzeugung des Bodenverbesserers zugeführt. Das die gelösten Inhaltsstoffe enthaltende Permeat der ersten Membrantrennstufe wird einer zweiten Membrantrennstufe (beispielsweise eine Nanofiltrations- und/oder Umkehrosmose-Anlage, die sowohl retentatseitig als auch permeatseitig in mehrfachen Stufen ausge- führt sein kann) zugeführt und in ein die gelösten Inhaltsstoffe enthaltendes Retentat und aus möglichst reinem Wasser bestehendes Permeat überführt. Das zuletzt genannte Permeat wird der ersten Anlageneinheit zur Erzeugung des Ethanols und/oder der zweiten Anlageneinheit zur Erzeugung von Biogas wieder zugeführt. Hierzu ist die fünfte Anlageneinheit beispielsweise mit der ersten Anlageneinheit über eine sechste Verbindungsleitung zur Führung des Permeats von der fünften Anlageneinheit zur ersten Anlageneinheit verbunden. Alternativ oder zusätzlich hierzu ist es vorgesehen, dass die fünfte Anlageneinheit über eine weitere Verbindungsleitung mit der zweiten Anlageneinheit verbunden ist. Ferner entsteht bei der Phasentrennung ein stickstoff- haltiges Gas, welches separat erfasst und der vierten Anlageneinheit zur Erzeugung des Bodenverbesserers zugeführt werden kann.In yet another embodiment of the device according to the invention, a fifth system unit for phase separation is arranged between the second system unit and the fourth system unit. Furthermore, the fifth installation unit is connected both to the second installation unit and to the fourth installation unit. This embodiment shows that the second plant unit with the fourth plant unit can also be connected indirectly with the interposition of another unit. The phase separation is carried out, for example, in a multistage system in which initially coarse solids are separated off by means of at least one device for solids separation. This can be done in particular by a method which is based on the principle of gravity. In a further step, a liquid phase leaving the means for solids separation in a first membrane separation stage (for example a micro- or ultrafiltration unit) is converted firstly into a concentrate which contains finely dispersed solid particles and secondly into a permeate which has dissolved constituents , The concentrate with the finely dispersed solid particles is the fourth plant unit for generating the Supplied soil conditioner. The permeate of the first membrane separation stage containing the dissolved constituents is fed to a second membrane separation stage (for example a nanofiltration and / or reverse osmosis unit which can be implemented in multiple stages both on the retentate side and permeate side) and into a retentate containing the dissolved constituents converted from pure water as possible permeate. The last-mentioned permeate is fed back to the first plant unit for producing the ethanol and / or the second plant unit for producing biogas. For this purpose, the fifth system unit is connected, for example, to the first system unit via a sixth connection line for guiding the permeate from the fifth system unit to the first system unit. Alternatively or additionally, it is provided that the fifth system unit is connected via a further connecting line with the second system unit. Furthermore, in the phase separation, a nitrogen-containing gas is formed, which can be detected separately and fed to the fourth plant unit for producing the soil conditioner.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die zweite Anlageneinheit beispielsweise als Fermenter ausgebildet. Hierunter wird ein Bioreaktor ver- standen, in dem Mikroorganismen unter möglichst guten Bedingungen kultiviert werden, um eine Reaktion derart zu veranlassen, dass Biogas entsteht. Dabei ist es insbesondere vorgesehen, Biogas mit einem möglichst hohen Anteil an Methan zu erzeugen.In the apparatus according to the invention, the second plant unit is designed for example as a fermenter. This is understood to mean a bioreactor in which microorganisms are cultivated under the best possible conditions in order to cause a reaction in such a way that biogas is produced. It is particularly intended to produce biogas with the highest possible proportion of methane.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die dritte Anlageneinheit als Blockheizkraftwerk ausgebildet ist, welche beispielsweise mindestens einen Verbrennungsmotor zum Antrieb eines Generators aufweist. Mittels dieses Generators wird die elektrische Energie erzeugt.In a further embodiment of the invention, it is provided that the third plant unit is designed as a combined heat and power plant, which has for example at least one internal combustion engine for driving a generator. By means of this generator, the electrical energy is generated.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die vierte Anlageneinheit zur Erzeugung des Bodenverbesserers als Reaktor ausgebildet ist. Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels mittels Figuren näher erläutert. Dabei zeigenIn a further embodiment of the invention, it is provided that the fourth plant unit is designed to produce the soil conditioner as a reactor. The invention will now be explained in more detail using an exemplary embodiment by means of figures. Show
Figur 1 eine erste Ausfϋhrungsform einer Vorrichtung zur Erzeugung von Energie und von mehreren Basisstoffen; sowieFIG. 1 shows a first embodiment of a device for generating energy and of a plurality of base materials; such as
Figur 2 eine zweite Ausführungsform einer Vorrichtung zur Erzeugung von Energie und von mehreren Basisstoffen.Figure 2 shows a second embodiment of a device for generating energy and of several basic substances.
Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erzeugung von Energie und zur Erzeugung von mehreren Basisstoffen. Anhand dieses Ausführungsbeispiels werden die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert.FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of a device according to the invention for generating energy and for producing a plurality of base materials. Based on this embodiment, the device according to the invention and the method according to the invention will be explained in more detail.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine erste Anlageneinheit 1 auf, in der Ethanol erzeugt wird. Zur Erzeugung des Ethanols werden Rohstoffe, beispielsweise stärkehaltige, zuckerhaltige und/oder zellulosehaltige organische Rohstoffe in die erste Anlageneinheit 1 eingeführt. Die vorgenannten Rohstoffe werden beispielsweise durch Anpflanzen von pflanzlichen Rohstof- fen gewonnen, die insbesondere für die Erzeugung des Ethanols angepflanzt werden. Die Rohstoffe werden beispielsweise durch stärke- und/oder zuckerhaltige Basisfrüchte, die von Energiepflanzen getrennt werden, geliefert. Alternativ oder zusätzlich hierzu ist es vorgesehen, dass jegliche weiteren geeigneten organischen Rohstoffe in die erste Anlageneinheit 1 eingeführt werden können. Beispielsweise handelt es sich dabei um durch phototrophe Organismen erzeugte Biomasse. Die Erzeugung des Ethanols erfolgt durch alkoholische Vergärung der vorgenannten Rohstoffe. Der so erzeugte Ethanol wird aus der ersten Anlageneinheit 1 ausgeschleust und vorzugsweise als Biokraftstoff verwendet.The device according to the invention has a first plant unit 1, in which ethanol is produced. To produce the ethanol, raw materials, for example starchy, sugar-containing and / or cellulosic organic raw materials, are introduced into the first system unit 1. The abovementioned raw materials are obtained, for example, by planting vegetable raw materials, which are planted in particular for the production of the ethanol. The raw materials are supplied for example by starchy and / or sugary basic fruits, which are separated from energy crops. Alternatively or additionally, it is provided that any further suitable organic raw materials can be introduced into the first system unit 1. For example, these are biomass produced by phototrophic organisms. The production of the ethanol is carried out by alcoholic fermentation of the aforementioned raw materials. The ethanol thus produced is discharged from the first plant unit 1 and preferably used as biofuel.
Bei der Erzeugung des Ethanols entsteht auch CO2. Dieses wird beispielsweise in geeigneter Weise komprimiert und zum Transport in geeigneten Druckbehältern gespeichert. Das so gewonnene CO2 kann bei weiteren Verfahren verwendet werden. Bei der Erzeugung des Ethanols entsteht auch ein zweiter Basisstoff, insbesondere in Form einer Schlempe. Diese Schlempe wird über eine erste Verbindungseinheit 6 in eine zweite Anlageneinheit 2 eingeführt. Vor der Einfüh- rung in die zweite Anlageneinheit 2 wird der Schlempe ein biogenes Substrat zugeführt, beispielsweise organische Reststoffe aus der Lebensmittelindustrie. Hierunter fallen beispielsweise Treber aus Brauereien, Altbackwaren, Abfallglycerin sowie Altfett. Insbesondere ist es auch vorgesehen, synthetische Stoffe auf organischer Basis als biogenes Substrat zu verwenden. Von Vorteil ist es, wenn die biogenen Substrate nicht mit Schwermetallen und/oder anderen Schadstoffen belastet sind. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass der Bodenverbesserer keine Schwermetalle und/oder weiteren Schadstoffe aufgrund des biogenen Substrats enthält.The production of ethanol also produces CO 2 . This is compressed, for example, in a suitable manner and stored for transport in suitable pressure vessels. The CO 2 thus obtained can be used in further processes. When the ethanol is produced, a second base material is also formed, in particular in the form of a stillage. This vinasse is introduced via a first connection unit 6 into a second system unit 2. Before introduction into the second plant unit 2, the sludge is fed to a biogenic substrate, for example organic residues from the food industry. These include, for example, grains from breweries, old bakeries, waste glycerin and used fat. In particular, it is also envisaged to use synthetic substances based on organic substances as biogenic substrate. It is advantageous if the biogenic substrates are not contaminated with heavy metals and / or other pollutants. In this way it is ensured that the soil conditioner contains no heavy metals and / or other pollutants due to the biogenic substrate.
Zusätzlich oder alternativ zu der vorgenannten Schlempe kann der zweite Basisstoff auch als mindestens ein Rückstand bei der Gewinnung von Stärke und Zucker (beispielsweise eine Kleie, eine Spelze, eine Vinasse und eine Bagasse) und/oder ein Begleitstoff ausgebildet sein, der bei einer Destillation entsteht. Es wird explizit darauf hingewiesen, dass auch zahlreiche zwei- te Basisstoffe entstehen können, beispielsweise mehrere Schlempen, mehrere Rückstände bei der Gewinnung von Stärke und Zucker und/oder mehrere Begleitstoffe, die bei der Destillation entstehen. Sämtliche der vorgenannten Basisstoffe werden dann in die zweite Anlageneinheit 2 eingeführt.In addition or as an alternative to the aforementioned stillage, the second base material may also be formed as at least one residue in the production of starch and sugar (for example a bran, a glume, a vinasse and a bagasse) and / or an accompanying substance which is formed during a distillation , It is explicitly pointed out that numerous second base substances can also be produced, for example several vats, several residues in the production of starch and sugar and / or several accompanying substances which are formed during the distillation. All of the aforementioned basic substances are then introduced into the second installation unit 2.
Der vorgenannte zweite Basisstoff bzw. die mehreren zweiten Basisstoffe ist bzw. sind eine Biomasse, welche in der zweiten Anlageneinheit 2 zur Gewinnung eines Biogases verwendet wird. Hierzu ist die zweite Anlageneinheit 2 als ein Fermenter ausgebildet. Alternativ hierzu ist die zweite Anlageneinheit 2 als ein System von mehreren Fermentern ausgebildet. Zusätzlich oder al- ternativ wird in die zweite Anlageneinheit 2 weitere Biomasse eingeführt. Als weitere Biomasse eignen sich beispielsweise Pflanzenreste der Energiepflanzen, welche nach Abtrennung der stärke- und/oder zuckerhaltigen Basisfrucht übrig bleiben. Zusätzlich oder alternativ ist vorgesehen, aus pho- totrophen Organismen erzeugte Biomasse in die zweite Anlageneinheit 2 ein- zuführen. Der zweite Basisstoff, die zweiten Basisstoffe und/oder die weitere Biomasse werden in der zweiten Anlageneinheit 2 vergärt. Hierdurch entsteht das Biogas, welches einen großen Anteil von Methan, beispielsweise im Bereich von 45% bis 75% enthält.The aforementioned second base material or the plurality of second base materials is or is a biomass which is used in the second system unit 2 for obtaining a biogas. For this purpose, the second plant unit 2 is designed as a fermenter. Alternatively, the second plant unit 2 is formed as a system of several fermenters. In addition or as an alternative, further biomass is introduced into the second plant unit 2. As a further biomass, for example, plant residues of energy plants, which remain after removal of the starchy and / or sugary basic fruit are. In addition or as an alternative, it is provided that biomass generated from phototrophic organisms is introduced into the second plant unit 2. respectively. The second base material, the second base materials and / or the further biomass are fermented in the second system unit 2. This results in the biogas, which contains a large proportion of methane, for example in the range of 45% to 75%.
Das Biogas wird über eine zweite Verbindungseinheit 7 in eine dritte Anlageneinheit 3 geführt. Die dritte Anlageneinheit 3 ist beispielsweise als Blockheizkraftwerk ausgebildet und weist mindestens einen Verbrennungsmotor und mindestens einen Generator auf, der durch den Verbrennungsmotor an- getrieben wird. Das Biogas wird als Brennstoff des Verbrennungsmotors verwendet. Mittels des Generators wird zum einen elektrischer Strom erzeugt, welcher in ein Netz eines örtlichen Energieversorgungsunternehmens eingespeist werden kann. Zum anderen wird Wärme erzeugt, welche über eine vierte Verbindungseinheit 9 in die erste Anlageneinheit 1 eingeführt wird. Die Wärme wird in der ersten Anlageneinheit 1 zur Erzeugung des Ethanols verwendet.The biogas is conducted via a second connection unit 7 in a third system unit 3. The third system unit 3 is designed, for example, as a combined heat and power plant and has at least one internal combustion engine and at least one generator, which is driven by the internal combustion engine. The biogas is used as fuel of the internal combustion engine. By means of the generator, on the one hand, electrical power is generated, which can be fed into a network of a local energy supply company. On the other hand, heat is generated, which is introduced via a fourth connection unit 9 into the first system unit 1. The heat is used in the first plant unit 1 to produce the ethanol.
Bei der Erzeugung des Biogases in der zweiten Anlageneinheit 2 entsteht ein Gärrest. Dieser Gärrest wird über eine dritte Verbindungseinheit 8 in eine fünfte Anlageneinheit 5 eingebracht. Diese fünfte Anlageneinheit 5 ist eine Einheit, in der eine Phasentrennung vorgenommen wird. Beispielweise ist die fünfte Anlageneinheit 5 als eine Einheit mit einer mehrstufigen Phasentrennung ausgebildet. Hierbei entsteht zum einen Wasser, welches der ersten Anlageneinheit 1 über eine sechste Verbindungseinheit 11 wieder zugeführt und dort zur Herstellung von Ethanol verwendet wird. Zum anderen entsteht eine Feststoff-Fraktion (Trockenmasse), aus welcher der Bodenverbesserer hergestellt wird und welche in eine vierte Anlageneinheit 4 geführt wird. Ferner entsteht bei der Phasentrennung ein Gas. Dieses Gas wird ebenfalls in die vierte Anlageneinheit 4 eingebracht und dient ebenfalls der Erzeugung des Bodenverbesserers.When generating the biogas in the second plant unit 2, a digestate is formed. This digestate is introduced via a third connection unit 8 into a fifth system unit 5. This fifth plant unit 5 is a unit in which phase separation is performed. For example, the fifth plant unit 5 is formed as a unit with a multi-stage phase separation. On the one hand, this produces water which is returned to the first system unit 1 via a sixth connection unit 11 and used there for the production of ethanol. On the other hand, a solid fraction (dry matter) is produced, from which the soil conditioner is prepared and which is fed into a fourth plant unit 4. Furthermore, a gas is formed in the phase separation. This gas is also introduced into the fourth plant unit 4 and also serves to produce the soil conditioner.
Wie oben erwähnt, entsteht bei der Phasentrennung in der fünften Anlageneinheit 5 die Trockenmasse, welche in die vierte Anlageneinheit 4 eingeführt wird. Die vierte Anlageneinheit 4 umfasst einen Reaktor 4A1 in dem ein Bo- denverbesserer in Form eines Düngemittels hergestellt wird. In den Reaktor 4A wird auch das Gas eingeführt, das bei der Phasentrennung in der fünften Anlageneinheit 5 entsteht. Der Reaktor 4A ist beispielsweise als ein 3- Phasenreaktor ausgebildet, in dem ein Feststoff-Flüssigkeitsgemisch intensiv gemischt und mit verschiedenen Gasen beaufschlagt werden kann. Es wird aber explizit darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf die Verwendung eines derartigen Reaktors 4A eingeschränkt ist. Vielmehr kann der Reaktor 4A jegliche geeignete Gestalt und Ausbildung aufweisen.As mentioned above, in the phase separation in the fifth plant unit 5, the dry mass is introduced, which is introduced into the fourth plant unit 4. The fourth plant unit 4 comprises a reactor 4A 1 in which a the improver is made in the form of a fertilizer. In the reactor 4A, the gas is introduced, which is formed during the phase separation in the fifth plant unit 5. The reactor 4A is designed, for example, as a 3-phase reactor, in which a solid-liquid mixture can be mixed intensively and charged with various gases. However, it is explicitly pointed out that the invention is not restricted to the use of such a reactor 4A. Rather, the reactor 4A may have any suitable shape and design.
Der auf diese Weise hergestellte Bodenverbesserer in Form des Düngemittels ist organischen Ursprungs und wird in eine Einheit 4B überführt, in welcher es beispielsweise mittels der aus der dritten Anlageneinheit 3 gewonnenen Wärme getrocknet und in eine lagerfähige, transportfähige und streufähige Form überführt wird. Beispielsweise wird der Bodenverbesserer pelle- tiert oder granuliert. Sodann wird der Bodenverbesserer ausgeschleust und kann verwendet werden, beispielsweise für die Anpflanzung der Rohstoffe, welche in die erste Anlageneinheit 1 eingeführt werden. Auf weitere Einzelheiten des Bodenverbesserers wird weiter unten näher eingegangen.The soil improver in the form of the fertilizer produced in this way is of organic origin and is transferred to a unit 4B in which it is dried, for example, by means of the heat obtained from the third plant unit 3 and converted into a storable, transportable and spreadable form. For example, the soil conditioner is pelleted or granulated. Then, the soil improver is discharged and can be used, for example, for planting the raw materials introduced into the first plant unit 1. Further details of the soil conditioner will be discussed below.
Figur 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erzeugung von Energie und zur Erzeugung von mehreren Basisstoffen. Das Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 2 basiert auf dem Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 1, so dass zunächst auf die oben gemachten Ausführungen verwiesen wird. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszei- chen versehen.FIG. 2 shows a second exemplary embodiment of a device according to the invention for generating energy and for producing a plurality of base materials. The exemplary embodiment according to FIG. 2 is based on the exemplary embodiment according to FIG. 1, so that reference is first made to the statements made above. The same components are marked with the same reference numbers.
Das weitere Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist eine Trenneinheit 20 auf, in die zunächst beispielsweise Energiepflanzen eingebracht werden. Von den Energiepflanzen werden beispielsweise stär- kehaltige, zuckerhaltige und/oder zellulosehaltige Basisfrüchte abgetrennt. Diese Basisfrüchte werden als Rohstoff in die erste Anlageneinheit 1 eingeführt, um dort Ethanol zu erzeugen. Alternativ oder zusätzlich hierzu ist es vorgesehen, dass jegliche weiteren geeigneten organischen Rohstoffe in die erste Anlageneinheit 1 eingeführt werden können. Die Erzeugung des Etha- nols erfolgt durch alkoholische Vergärung der Rohstoffe. Der so erzeugte Ethanol wird aus der ersten Anlageneinheit 1 ausgeschleust und beispielsweise als Biokraftstoff verwendet.The further embodiment of the device according to the invention has a separation unit 20, in the first example, energy plants are introduced. For example, starchy, sugar-containing and / or cellulosic base fruits are separated from the energy crops. These basic fruits are introduced as raw material into the first plant unit 1 in order to produce ethanol there. Alternatively or additionally, it is provided that any further suitable organic raw materials can be introduced into the first system unit 1. The generation of the etha- nols takes place by alcoholic fermentation of the raw materials. The ethanol thus produced is discharged from the first plant unit 1 and used for example as biofuel.
Bei der Erzeugung des Ethanols entsteht auch recht reines CO2. Dieses wird beispielsweise in geeigneter Weise komprimiert und zum Transport in geeigneten Druckbehältern gespeichert. Das CO2 eignet sich insbesondere zur Verwendung in der Lebensmittelindustrie, aber auch in der Getränkeindustrie.In the production of ethanol also produces quite pure CO 2 . This is compressed, for example, in a suitable manner and stored for transport in suitable pressure vessels. The CO 2 is particularly suitable for use in the food industry, but also in the beverage industry.
Bei der Erzeugung des Ethanols entsteht auch ein zweiter Basisstoff, insbesondere in Form einer Schlempe. Zusätzlich oder alternativ zu der vorgenannten Schlempe kann der zweite Basisstoff auch als mindestens ein Rückstand bei der Gewinnung von Stärke und Zucker (beispielsweise eine Kleie, eine Spelze, eine Vinasse und eine Bagasse) und/oder ein Begleitstoff ausgebildet sein, der bei einer Destillation entsteht. Es können auch zahlreiche zweite Basisstoffe entstehen, beispielsweise mehrere Schlempen, mehrere Rückstände bei der Gewinnung von Stärke und Zucker und/oder mehrere Begleitstoffe, die bei der Destillation entstehen. Sämtliche der vorgenannten Basisstoffe werden dann in die zweite Anlageneinheit 2 eingeführt.When the ethanol is produced, a second base material is also formed, in particular in the form of a stillage. In addition or as an alternative to the aforementioned stillage, the second base material may also be formed as at least one residue in the production of starch and sugar (for example a bran, a glume, a vinasse and a bagasse) and / or an accompanying substance which is formed during a distillation , It can also create numerous second base materials, for example, several vapors, several residues in the production of starch and sugar and / or more impurities that arise during distillation. All of the aforementioned basic substances are then introduced into the second installation unit 2.
Zusätzlich oder alternativ zu dem vorgenannten zweiten Basisstoff bzw. den vorgenannten zweiten Basisstoffen wird in die zweite Anlageneinheit 2 ein biogenes Substrat zugeführt, beispielsweise organische Reststoffe aus der Lebensmittelindustrie. Hierzu wird auch auf weiter oben verwiesen. Zusätzlich oder alternativ hierzu wird der zweiten Anlageneinheit 2 Biomasse in Form von Kosubstraten zugeführt. Beispielsweise handelt es sich dabei um Reststoffe, die bei der Trennung in der Trenneinheit 20 anfallen. Zusätzlich oder alternativ hierzu kann jegliche geeignete Biomasse in die zweite AnIa- geneinheit 2 eingeführt werden.In addition or as an alternative to the abovementioned second base material or the abovementioned second base substances, a biogenic substrate, for example organic residues from the food industry, is fed into the second plant unit 2. Reference is also made to above. Additionally or alternatively, the second plant unit 2 biomass in the form of cosubstrates is supplied. By way of example, these are residues which are formed during the separation in the separation unit 20. Additionally or alternatively, any suitable biomass may be introduced into the second annealing unit 2.
Mittels der in die zweite Anlageneinheit 2 eingeführten Stoffe wird in der zweiten Anlageneinheit 2 Biogas hergestellt. Hierzu ist die zweite Anlageneinheit 2 als ein Fermenter ausgebildet. Alternativ hierzu ist die zweite AnIa- geneinheit 2 wiederum als ein System von mehreren Fermentern ausgebildet. Das Biogas weist einen großen Anteil von Methan auf, wobei hier auf weiter oben verwiesen wird.By means of the substances introduced into the second plant unit 2, biogas is produced in the second plant unit 2. For this purpose, the second plant unit 2 is designed as a fermenter. Alternatively, the second ani- geneinheit 2 in turn formed as a system of several fermenters. The biogas has a large proportion of methane, which is referred to above.
Bei der Erzeugung des Biogases entsteht auch CO2. Dieses wird beispielsweise zur Produktion weiterer Biomasse durch phototrophe Organismen verwendet, wobei diese weitere Biomasse wiederum beispielsweise als Biomasse zur Einführung in die erste Anlageneinheit 1 und/oder in die zweite Anlageneinheit 2 dient.The production of biogas also produces CO 2 . This is used, for example, for the production of further biomass by phototrophic organisms, this further biomass, in turn, serving, for example, as biomass for introduction into the first plant unit 1 and / or into the second plant unit 2.
Das Biogas wird über eine Verbindungseinheit in eine dritte Anlageneinheit 3 geführt. Die dritte Anlageneinheit 3 weist mindestens einen Verbrennungsmotor und mindestens einen Generator auf, der durch den Verbrennungsmotor angetrieben wird. Das Biogas wird als Brennstoff des Verbrennungsmo- tors verwendet. Mittels des Generators wird zum einen elektrischer Strom erzeugt, welcher in ein Netz eines örtlichen Energieversorgungsunternehmens eingespeist werden kann. Zum anderen wird hochkalorische Wärme erzeugt, welche über eine weitere Verbindungseinheit in die erste Anlageneinheit 1 eingeführt wird. Die hochkalorische Wärme wird in der ersten AnIa- geneinheit 1 zur Erzeugung des Ethanols verwendet. Ferner entsteht in der dritten Anlageneinheit 3 CO2 als Bestandteil von Abgasen. Dieses wird beispielsweise zur Produktion weiterer Biomasse durch phototrophe Organismen verwendet, wobei diese weitere Biomasse wiederum beispielsweise als Biomasse zur Einführung in die erste Anlageneinheit 1 und/oder in die zweite Anlageneinheit 2 dient.The biogas is conducted via a connection unit in a third system unit 3. The third system unit 3 has at least one internal combustion engine and at least one generator which is driven by the internal combustion engine. The biogas is used as fuel of the combustion engine. By means of the generator, on the one hand, electrical power is generated, which can be fed into a network of a local energy supply company. On the other hand, high-calorific heat is generated, which is introduced via a further connection unit into the first system unit 1. The high calorific heat is used in the first plant unit 1 for producing the ethanol. Further, in the third installation unit 3 CO 2 is produced as a component of exhaust gases. This is used, for example, for the production of further biomass by phototrophic organisms, this further biomass, in turn, serving, for example, as biomass for introduction into the first plant unit 1 and / or into the second plant unit 2.
Es wird explizit darauf hingewiesen, dass das CO2, welches in mindestens einer der ersten Anlageneinheit 1 , der zweiten Anlageneinheit 2 und der dritten Anlageneinheit 3 entsteht, als Synthesegas in Carbonisierungsreaktionen zur Herstellung weiterer Produkte Verwendung finden kann.It is explicitly pointed out that the CO 2 which is produced in at least one of the first installation unit 1, the second installation unit 2 and the third installation unit 3 can be used as synthesis gas in carbonation reactions for the production of further products.
Bei der Erzeugung des Biogases in der zweiten Anlageneinheit 2 entsteht ein Gärrest. Dieser Gärrest wird über eine Verbindungseinheit in eine fünfte Anlageneinheit 5 eingebracht. Diese fünfte Anlageneinheit 5 ist eine Einheit, in der eine Phasentrennung vorgenommen wird. Beispielweise ist die fünfte Anlageneinheit 5 als eine Einheit mit einer mehrstufigen Phasentrennung ausgebildet. Zum einen entsteht bei der Phasentrennung eine Trockenmasse (feste Phase), insbesondere eine abgetrennte Feststoff-Fraktion (organische Trockenmasse), welche in die vierte Anlageneinheit 4 geführt wird und aus welcher der Bodenverbesserer hergestellt wird. Zum anderen entsteht bei der Phasentrennung ein Gas, insbesondere ein Stickstoff-haltiges Gas (Gas (I)). Dieses Gas wird in die vierte Anlageneinheit 4 eingebracht und dient ebenfalls der Erzeugung des Bodenverbesserers. Ferner entsteht bei der Phasentrennung ein Konzentrat K (flüssige Phase). Das Konzentrat K weist alle gelösten organischen und mineralischen Bestandteile des Gärrestes auf. Dieses Konzentrat K wird beispielsweise ebenfalls in die vierte Anlageneinheit 4 eingebracht und dient ebenfalls der Erzeugung des Bodenverbesserers. Zusätzlich entsteht bei der Phasentrennung Wasser, welches der ersten Anlageneinheit 1 zur Erzeugung von Ethanol zugeführt wird. Alternativ oder zusätzlich hierzu ist es vorgesehen, dass das Wasser der zweiten Anlageneinheit 2 zur Erzeugung von Biogas wieder zugeführt und dort verwendet wird.When generating the biogas in the second plant unit 2, a digestate is formed. This digestate is introduced via a connection unit into a fifth system unit 5. This fifth plant unit 5 is a unit, in a phase separation is made. For example, the fifth plant unit 5 is formed as a unit with a multi-stage phase separation. On the one hand, during the phase separation, a dry mass (solid phase) is formed, in particular a separated solid fraction (organic dry matter), which is fed into the fourth plant unit 4 and from which the soil conditioner is prepared. On the other hand, during the phase separation a gas, in particular a nitrogen-containing gas (gas (I)) is formed. This gas is introduced into the fourth plant unit 4 and also serves to produce the soil conditioner. Furthermore, the phase separation produces a concentrate K (liquid phase). The concentrate K has all the dissolved organic and mineral constituents of the digestate. This concentrate K is, for example, likewise introduced into the fourth unit 4 and also serves to produce the soil conditioner. In addition, during the phase separation, water is produced, which is supplied to the first plant unit 1 for producing ethanol. Alternatively or additionally, it is provided that the water of the second plant unit 2 is fed back to produce biogas and used there.
Die vierte Anlageneinheit 4 umfasst den Reaktor 4A, in dem ein Bodenverbesserer in Form des Düngemittels hergestellt wird. Hinsichtlich einer möglichen Ausbildung des Reaktors 4A wird auf weiter oben verwiesen.The fourth plant unit 4 comprises the reactor 4A, in which a soil conditioner in the form of the fertilizer is produced. With regard to a possible embodiment of the reactor 4A is referred to above.
Wie oben erwähnt, wird in den Reaktor 4A auch das Gas (Gas (I)) eingeführt, das bei der Phasentrennung in der fünften Anlageneinheit 5 entsteht. Zusätzlich hierzu ist vorgesehen, dass mindestens ein zweites Gas (Gas(ll)) ebenfalls in den Reaktor 4A eingeführt wird, beispielsweise Sauerstoff oder ein anderes Gas. Ferner wird dem Reaktor 4A hochkalorische Wärme der dritten Anlageneinheit 3 zugeführt. Zusätzlich ist es vorgesehen, dass dem Reaktor 4A weitere Zusatzstoffe zugeführt werden können.As mentioned above, in the reactor 4A, the gas (gas (I)) which is formed in the phase separation in the fifth plant unit 5 is also introduced. In addition thereto, it is provided that at least a second gas (gas (II)) is also introduced into the reactor 4A, for example oxygen or another gas. Further, high calorific heat is supplied to the third plant unit 3 to the reactor 4A. In addition, it is provided that the reactor 4A further additives can be supplied.
Der auf diese Weise hergestellte Bodenverbesserer in Form des Düngemittels ist organischen Ursprungs und wird in eine Einheit 4B überführt, in welcher es getrocknet und in eine lagerfähige, transportfähige und streufähige Form überführt wird. Zur Trocknung wird beispielsweise niederkalorische Restwärme, die in der ersten Anlageneinheit 1 anfällt, verwendet. Alternativ hierzu ist die hochkalorische Wärme der dritten Anlageneinheit 3 vorgesehen, wobei dieses nicht bevorzugt, aber möglich ist. Beispielsweise wird der Bodenverbesserer pelletiert oder granuliert. Sodann wird der Bodenverbesserer ausgeschleust und kann verwendet werden, beispielsweise für die Anpflanzung der Rohstoffe, welche in die erste Anlageneinheit 1 eingeführt werden. Auf weitere Einzelheiten des Bodenverbesserers wird weiter unten näher eingegangen.The soil conditioner in the form of the fertilizer produced in this way is of organic origin and is transferred to a unit 4B in which it is dried and made storable, transportable and dispersible Form is transferred. For drying, low calorific residual heat, for example, which is obtained in the first plant unit 1, is used. Alternatively, the high calorific heat of the third plant unit 3 is provided, which is not preferred, but possible. For example, the soil conditioner is pelleted or granulated. Then, the soil improver is discharged and can be used, for example, for planting the raw materials introduced into the first plant unit 1. Further details of the soil conditioner will be discussed below.
Das beispielsweise mittels der Vorrichtung gemäß Figur 1 oder Figur 2 gewonnene Düngemittel ist ein hochwertiger Bodenverbesserer, der alle Substanzen enthält, die eine Bildung von Dauerhumus in der Erdkrume begünstigen. Das Düngemittel ist eine Kombination aus Dauer- und Nährhumus sowie den nativen Nährstoffen aus den Gärsubstraten. Es enthält 6 - 7% Gesamtstickstoff mit unterschiedlichen Verfügbarkeiten und besitzt ein C/N- Verhältnis wie natürlicher Humus. Durch seine Eigenschaft hinsichtlich einer hohen Kationenaustausch- und pH-Pufferkapazität sowie aufgrund einer großen Wasserspeicherfähigkeit wirkt das Düngemittel als hervorragender Nährstoffspeicher.The fertilizer obtained, for example, by means of the device according to FIG. 1 or FIG. 2 is a high-quality soil conditioner which contains all substances which promote the formation of permanent humus in the earth's crumb. The fertilizer is a combination of permanent and nutrient humus as well as the native nutrients from the fermentation substrates. It contains 6 - 7% total nitrogen with different availabilities and has a C / N ratio like natural humus. Due to its high cation-exchange and pH-buffering capacity as well as its high water storage capacity, the fertilizer acts as an excellent nutrient reservoir.
Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel des mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzeugten Düngemittels wiedergegeben, wobei die nachfolgenden Parameter sich auf eine Tonne des Düngemittels beziehen, welche sich aus 85% Trockenmasse und 15% H2O zusammensetzt. Nachfolgend sind mit HD das Düngemittel, mit TS die Trockenmasse und mit oTS die organische Trockenmasse bezeichnet.An exemplary embodiment of the fertilizer produced by means of the method according to the invention and the device according to the invention is reproduced below, the following parameters relating to one ton of the fertilizer, which is composed of 85% dry matter and 15% H 2 O. Hereinafter HD means fertilizer, TS dry mass and OTS organic dry matter.
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Es hat sich gezeigt, dass der neue Bodenverbesserer in Form des Düngemittels ein organischer Depotdünger mit komplexer Wirkung ist, der sehr schadstoffarm und reich an Huminstoffen (Fulvo- und Huminsäuren) sowie Stickstoff in unterschiedlichen Bindungsformen ist. Insbesondere ist Ammonium- Stickstoff, Amid-Stickstoff und fest organisch gebundener Stickstoff vorhanden. Ferner sind Nähr- und Spurensalze aus den Gärsubstraten aufgrund ihrer pflanzlichen Herkunft in einem ausgewogenen Verhältnis in dem Düngemittel enthalten.It has been shown that the new soil conditioner in the form of the fertilizer is an organic complex fertilizer, which is very low in pollutants and rich in humic substances (fulvic and humic acids) and nitrogen in different forms of bonding. In particular, ammonium nitrogen, amide nitrogen and firmly organic nitrogen are present. Furthermore, nutrient and trace salts from the fermentation substrates are present in a balanced ratio in the fertilizer due to their vegetable origin.
Aufgrund der geringen Nmin-Gehalte und hohen Nfog-Anteile am Gesamtstickstoff sowie aufgrund des Dauerhumuscharakters kann das Düngemittel in bedeutend höheren Gaben als vergleichbare Dünger bis zur nachhaltigen Verbesserung zahlreicher Bodenfruchtbarkeitsmerkmale in der bearbeitenden Bodenschicht eingesetzt werden.Due to the low N min content and high N fog content of the total nitrogen as well as the permanent humus character, the fertilizer can be used in significantly higher doses than comparable fertilizers to the lasting improvement of numerous soil fertility characteristics in the working soil layer.
Die Anwendung des Düngemittels in kleineren Mengen verbessert die Chlorophyllbildung, die Photosynthese und die Umsetzung von Nähr- und Spu- renelementen der mit Hilfe des Bodenverbesserers angebauten Pflanzen. Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung weisen den Vorteil auf, dass zum einen keine Kohlenwasserstoffe aus fossilen Kohlenstoffspeichern der Erde benötigt werden. Wie oben aber bereits erwähnt, könnten Kohlenwasserstoffe aus fossilen Kohlenstoffspeichern der Erde dennoch verwendet werden (hinsichtlich weiterer Einzelheiten wird auf weiter oben verwiesen). Zum anderen ist es vorgesehen, dass die bei jeder Stufe erzeugten Basisstoffe, Nebenprodukte und/oder anfallende Reststoffe in mindestens einer weiteren Stufe wiederverwendet werden, um wiederum einen weiteren Basisstoff zu erzeugen. Hierdurch ist es möglich, dass durch eine entsprechend gewählte Verwendung der Basisstoffe, Nebenprodukte und/oder anfallenden Reststoffe keine Abfallstoffe anfallen, die entsorgt werden müssten (auch nachhaltiges Stoffstrom-Management genannt). Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass die erzeugte Energie und/oder die in mindestens einer der vorgenannten Stufen anfallende Wärme in mindestens einer der vorgenannten Anlageneinheiten verwendet wird, so dass keine Energie ungenutzt bleibt. Mittels einer entsprechend gewählten Verwendung der erzeugten und anfallenden Energie werden mögliche anfallende hochkalorische Wärmemengen und/oder niederkalorische Wärmemengen einer je- den der vorgenannten Stufen an entsprechender Stelle einer anderen der vorgenannten Stufen verwendet (auch intelligentes Energiemanagementsystem genannt). Sämtliche vorgenannten Vorteile fördern die Nachhaltigkeit.The use of the fertilizer in smaller quantities improves the formation of chlorophyll, photosynthesis and the conversion of nutrients and trace elements of the plants cultivated with the help of the soil improver. The method according to the invention and the device according to the invention have the advantage that on the one hand no hydrocarbons from fossil carbon deposits of the earth are needed. However, as noted above, hydrocarbons from fossil carbon stocks of the earth could still be used (for further details see above). On the other hand, it is envisaged that the base substances, by-products and / or accumulating residues produced at each stage be reused in at least one further stage in order to produce a further base material. This makes it possible that by a suitably selected use of the base materials, by-products and / or accumulating residues no waste materials incurred that would have to be disposed of (also called sustainable material flow management). A further advantage of the invention is that the energy generated and / or the heat produced in at least one of the aforementioned stages is used in at least one of the abovementioned plant units so that no energy remains unused. By means of a correspondingly selected use of the generated and accumulating energy, possible resulting high caloric heat quantities and / or low caloric heat quantities of each of the aforementioned stages are used at the corresponding location of another of the aforementioned stages (also called intelligent energy management system). All the above benefits promote sustainability.
Es ist bei der Erfindung von Vorteil, dass bei Betrachtung der Gesamtbilanz, welche mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielt wird, kein CO2 in die Atmosphäre abgegeben wird, sondern vielmehr CO2 der Atmosphäre entzogen und über den Bodenverbesserer in der Erdkrume gespeichert wird. Auch dies fördert die gewünschte Nachhaltigkeit. Dies wird nachfolgend nun näher erläutert.It is in the invention of advantage that when looking at the overall balance, which is achieved with the inventive method, no CO 2 is released into the atmosphere, but rather withdrawn CO 2 of the atmosphere and stored on the soil improver in the Erdkrume. This also promotes the desired sustainability. This will be explained in more detail below.
Vereinfacht betrachtet wandeln phototrophe Organismen (insbesondere Algen, Pflanzen und/oder Bakterien) die Energie des Sonnenlichts um, wobei diese Energie zunächst in Form von ATP oder NAD(P)H intermediär gespeichert wird. Durch Hydrolyse von ATP und Oxidation von NAD(P)H wird die Energie wieder freigesetzt, mit deren Hilfe aus dem der zuvor der Atmosphäre entzogenem CO2 Kohlenhydrate erzeugt werden. Dabei erfolgt die Freisetzung von Sauerstoff (O2) an die Atmosphäre. Durch unterschiedliche biochemische Prozesse können nun die phototrophen Organismen die bei der Photosynthese entstandenen Kohlenhydrate zu anderen chemischen Verbindungen umwandeln und diese in Form von Biomasse speichern. Für diese Prozesse sind Bestandteile wie Zucker, Stärke, Zellulose, Lignine, Fette, Fettsäuren, Proteine und Aminosäuren wesentlich. Die meisten Bestandteile der Biomasse können wieder unter Freisetzen von Energie abgebaut werden. So entstehen bei einer fermentativen Umsetzung der Stärken und Zucker innerhalb einiger Stunden Ethanol (erste Anlageneinheit 1 ). Bei der fermentativen Umwandlung der weiteren Biomasse (insbesondere Fette, Fettsäuren, Proteine, Aminosäuren etc.) entsteht innerhalb einiger Wochen Biogas (zweite Anlageneinheit 2). Nach der Erzeugung von Biogas verbleibt nur noch schwer abbaubare Biomasse, welche im Wesentlichen aus Zellulosen, Ligni- nen, Humin- und Fulvosäuren besteht. Diese werden über den Bodenverbesserer als Dauerhumus der Nutzfläche wieder zugeführt. Somit wird ein Teil des durch phototrophe Organismen der Atmosphäre entzogenen Kohlenstoffs im Boden gespeichert. Die über den Bodenverbesserer in den Boden der Nutzfläche eingebrachten schwer abbaubaren organischen Verbindungen werden nun über mehrere Jahre von Bodenorganismen (beispielsweise Pilze und Bakterien) allmählich zersetzt. Dabei werden die im Reaktor 4A gebildeten Verbindungen gelöst und die gespeicherten Mineral- und Nährstoffe werden allmählich pflanzenverfügbar gemacht (ein sogenannter Slow-Release- Effekt). Da die Nutzfläche aber wiederholt mit dem Bodenverbesserer versetzt werden kann, ist es möglich, mehr Kohlenstoff, welcher durch aus der Atmosphäre entzogenes CO2 gebildet ist, im Boden zu speichern, als bisher aus fossilen Kohlenstoffspeichern in die Atmosphäre emittiert wurde.Simplified, phototrophic organisms (especially algae, plants and / or bacteria) convert the energy of sunlight, this energy being initially stored intermediately in the form of ATP or NAD (P) H. By hydrolysis of ATP and oxidation of NAD (P) H, the Energy released again, with the help of which the previously deprived of the atmosphere CO 2 carbohydrates are generated. In this case, the release of oxygen (O 2 ) takes place to the atmosphere. By means of different biochemical processes, the phototrophic organisms can now convert the carbohydrates produced during the photosynthesis into other chemical compounds and store them in the form of biomass. Ingredients such as sugar, starch, cellulose, lignins, fats, fatty acids, proteins and amino acids are essential for these processes. Most components of the biomass can be broken down again with the release of energy. This results in a fermentative conversion of the starches and sugar within a few hours of ethanol (first plant unit 1). In the fermentative conversion of the other biomass (in particular fats, fatty acids, proteins, amino acids, etc.) biogas is produced within a few weeks (second plant unit 2). After the production of biogas, only biomass which is difficult to decompose remains, which consists essentially of celluloses, lignins, humic and fulvic acids. These are fed back via the soil conditioner as Dauerhumus the usable area. Thus, part of the carbon removed by phototrophic organisms of the atmosphere is stored in the soil. The poorly degradable organic compounds introduced via the soil improver into the bottom of the useful area are now gradually decomposed by soil organisms (for example fungi and bacteria) over several years. The compounds formed in the reactor 4A are dissolved and the stored minerals and nutrients are gradually made available to the plant (a so-called slow-release effect). However, since the usable area can be repeatedly treated with the soil conditioner, it is possible to store more carbon, which is formed by extracted from the atmosphere of CO 2 , in the soil than was previously emitted from fossil carbon storage in the atmosphere.
Da das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung zusätzlich auf die Verwendung von Kohlenwasserstoffen aus fossilen Kohlenstoffspeichern der Erde, welche ebenfalls Kohlenstoff für eine sehr lange Zeit speichern, verzichten, wird sichergestellt, dass zum einen kein CO2 aus langfristigen Kohlenstoffspeichern der Erde freigesetzt in die Atmosphäre abgegeben wird und dass zum anderen über einen längeren Zeitraum gesehen der Anteil an CO2 in der Atmosphäre gesenkt werden kann. Es sollte zukünftig möglichst weitgehend auf die Verwendung von Kohlenstoff aus fossilen Kohlenstoffspeichern der Erde verzichtet werden, um längerfristig eine Senkung des CO2 in der Atmosphäre zu bewirken. Dies ist bei einer weltweiten Umstellung der Energie- und Treibstofferzeugung mittels des hier beschriebenen Verfahrens und der beschriebenen Vorrichtung in Verbindung mit weiteren regenerativen Energiequellen (beispielsweise Wasser, Wind und Sonne) möglich.In addition, because the inventive method and apparatus relinquish the use of hydrocarbons from fossil carbon reservoirs of the earth, which also store carbon for a very long time, it ensures that, on the one hand, no CO 2 is released from long-term carbon stores in the atmosphere and that, on the other hand, over a longer period of time, the amount of CO 2 in the atmosphere can be reduced. In the future, the use of carbon from fossil carbon storages of the earth should be avoided as far as possible in order to achieve a long-term reduction of CO 2 in the atmosphere. This is possible with a global conversion of energy and fuel production by means of the method described here and the device described in conjunction with other regenerative energy sources (for example, water, wind and sun).
Auch ist es bei der Erfindung von Vorteil, dass die Konzentration an CO2 in der Atmosphäre beeinflusst werden kann. Hierzu ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren beispielsweise vorgesehen, den Bodenverbesserer in die Erdkrume einzubringen, um Kohlenstoff zu speichern, oder beispielswei- se Reststoffe in Form von Biomasse, die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren anfallen, zu verbrennen, um CO2 zu erzeugen und um das CO2 anschließend kontrolliert in die Atmosphäre abzugeben.It is also advantageous in the invention that the concentration of CO 2 in the atmosphere can be influenced. For this purpose, in the method according to the invention, for example, it is provided to introduce the soil improver into the soil crust in order to store carbon or, for example, residues in the form of biomass which are produced in the process according to the invention to be incinerated, in order to produce CO 2 and the Then release CO 2 in a controlled manner into the atmosphere.
Es wird explizit darauf hingewiesen, dass Kohlenwasserstoffe aus fossilen Kohlenstoffspeichern zwar bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden können. Die Erfindung benötigt diese Verwendung allerdings nicht. Sie kann ganz und gar ohne die Verwendung von Kohlenwasserstoffen aus fossilen Kohlenstoffspeichern auskommen.It is explicitly pointed out that although hydrocarbons from fossil carbon storages can be used in the process according to the invention. However, the invention does not require this use. It can do without the use of hydrocarbons from fossil carbon storage.
Überlegungen haben ergeben, dass mittels des erzeugten Bodenverbessere rs in Form des Düngemittels der Dauerhumus im Boden der Nutzfläche stark angereichet wird, so dass Erträge der Nutzfläche (beispielsweise eine Ackerfläche) signifikant erhöht werden können. Zusätzlich ist es möglich, zur Zeit nicht genutzte oder zur Zeit nicht nutzbare Flächen (beispielsweise in ariden und semiariden Gebieten) urbar zu machen, so dass diese Flächen zum Anbau von Nahrungsmitteln und Energiepflanzen verwendet werden können. BezugszeichenlisteConsiderations have shown that by means of the generated soil improver in the form of the fertilizer, the permanent humus in the soil of the utilized area is greatly enriched, so that yields of the usable area (for example arable area) can be significantly increased. In addition, it is possible to make currently unused or currently unusable land (for example in arid and semi-arid areas) arable so that these areas can be used to grow food and energy crops. LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 erste Anlageneinheit1 first plant unit
2 zweite Anlageneinheit2 second plant unit
3 dritte Anlageneinheit3 third system unit
4 vierte Anlageneinheit4 fourth system unit
4A Reaktor4A reactor
4B Einheit für Trocknung und Granulierung4B unit for drying and granulation
5 fünfte Anlageneinheit5 fifth system unit
6 erste Verbindungseinheit6 first connection unit
7 zweite Verbindungseinheit7 second connection unit
8 dritte Verbindungseinheit8 third connection unit
9 vierte Verbindungseinheit9 fourth connection unit
10 fünfte Verbindungseinheit10 fifth connection unit
1 1 sechste Verbindungseinheit1 1 sixth connection unit
20 Trenneinheit 20 separation unit

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Erzeugung von Energie und mindestens eines Basisstoffes, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:A method for producing energy and at least one base material, the method comprising the following steps:
Erzeugen eines ersten Basisstoffes in Form von Ethanol in einer ersten Anlageneinheit (1 ), wobei ein zweiter Basisstoff in Form einer Schlempe entsteht,Producing a first base material in the form of ethanol in a first plant unit (1), whereby a second base material in the form of a vinasse is produced,
Zuführen der Schlempe von der ersten Anlageneinheit (1 ) in eine zweite Anlageneinheit (2),Feeding the vinasse from the first plant unit (1) into a second plant unit (2),
Erzeugen eines dritten Basisstoffes in Form von Biogas in der zweiten Anlageneinheit (2), wobei ein vierter Basisstoff inGenerating a third base material in the form of biogas in the second plant unit (2), wherein a fourth base material in
Form eines Gärrestes entsteht,Form of a digestate,
Zuführen des Biogases von der zweiten Anlageneinheit (2) in eine dritte Anlageneinheit (3),Supplying the biogas from the second plant unit (2) into a third plant unit (3),
Erzeugen von Energie in der dritten Anlageneinheit (3),Generating energy in the third installation unit (3),
Zuführen des Gärrestes von der zweiten Anlageneinheit (2) in eine vierte Anlageneinheit (4), undFeeding the digestate from the second plant unit (2) into a fourth plant unit (4), and
Herstellen eines fünften Basisstoffes in Form eines Düngers.Production of a fifth base material in the form of a fertilizer.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem das Ethanol mittels mindestens eines stärkehaltigen, zuckerhaltigen und/oder zellulosehaltigen organischen Stoffes erzeugt wird.2. The method of claim 1, wherein the ethanol is produced by means of at least one starchy, sugar-containing and / or cellulosic organic material.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Schlempe vor dem Zuführen in die zweite Anlageneinheit (2) mindestens ein biogenes Substrat beigefügt wird.3. The method of claim 1 or 2, wherein the vinasse before feeding into the second plant unit (2) is attached to at least one biogenic substrate.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem als Bio- gas Methangas erzeugt wird und bei dem das Methangas gereinigt und getrocknet wird.4. The method according to any one of the preceding claims, wherein as biogas methane gas is produced and in which the methane gas is purified and dried.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem als Energie elektrischer Strom und Wärme erzeugt werden, und bei dem die Wärme der ersten Anlageneinheit (1 ) und/oder der vierten Anlageneinheit (4) zugeführt wird.5. The method according to any one of the preceding claims, wherein as electric power and heat are generated, and in which the heat of the first plant unit (1) and / or the fourth plant unit (4) is supplied.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem beim Erzeugen des Düngers Brauchwasser und Biofiltrat entsteht.6. The method according to any one of the preceding claims, wherein the production of the fertilizer service water and biofiltrate is formed.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Gärrest einer Phasentrennung unterzogen wird, wobei7. The method according to any one of the preceding claims, wherein the digestate is subjected to a phase separation, wherein
Wasser entsteht, das der ersten Anlageneinheit (1 ) zugeführt wird, eine Trockenmasse entsteht, welche zum Erzeugen des Düngers in die vierte Anlageneinheit (4) geführt wird, und bei dem - ein Gas entsteht, welches der vierten Anlageneinheit (4) zugeführt wird.Water is produced, which is supplied to the first plant unit (1), a dry mass is formed, which is led to generate the fertilizer in the fourth plant unit (4), and in which - a gas is produced, which is supplied to the fourth plant unit (4).
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem8. The method according to any one of the preceding claims, wherein
mindestens eine Wassermenge, welche in mindestens einer der ersten Anlageneinheit (1 ), der zweiten Anlageneinheit (2), der dritten Anlageneinheit (3) und der vierten Anlageneinheit (4) als Nebenprodukt anfällt, durch eine Reinigung und Aufbe- reitung gereinigt und aufbereitet wird, bei der Reinigung und Aufbereitung der Wassermenge anfallende und aus der Wassermenge extrahierte Inhaltsstoffe der vierten Anlageneinheit (4) zugeführt werden, und bei dem die gereinigte und aufbereitete Wassermenge der ersten Anlageneinheit (1 ) und/oder der zweiten Anlageneinheit (2) zugeführt werden.at least one quantity of water which is obtained as by-product in at least one of the first installation unit (1), the second installation unit (2), the third installation unit (3) and the fourth installation unit (4), is cleaned and prepared by cleaning and treatment , in the purification and treatment of the amount of water resulting and extracted from the amount of water ingredients of the fourth unit (4) are supplied, and in which the purified and treated amount of water to the first unit (1) and / or the second unit (2) are supplied.
9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die gereinigte und aufbereitete Wassermenge zur Erzeugung von Dampf als ein Träger von hochkalori- scher Energie verwendet wird und bei dem die hochkalorische Energie in einer der ersten Anlageneinheit (1 ), der zweiten Anlageneinheit (2), der dritten Anlageneinheit (3) und der vierten Anlageneinheit (4) verwendet wird.9. A method according to claim 8, wherein the purified and treated amount of water for generating steam as a carrier of high calorific value shear energy is used and in which the high calorific energy in one of the first plant unit (1), the second plant unit (2), the third plant unit (3) and the fourth plant unit (4) is used.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem aus pho- totrophen Organismen hergestellte Biomasse in die zweite Anlageneinheit (2) eingeführt wird.10. Method according to one of the preceding claims, in which biomass produced from phytotropic organisms is introduced into the second plant unit (2).
1 1 . Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Dünger einem Boden einer Nutzfläche zugeführt wird, so dass mittels des Düngers Kohlenstoff längerfristig im Boden der Nutzfläche gespeichert wird.1 1. Method according to one of the preceding claims, wherein the fertilizer is supplied to a floor of a usable area, so that by means of the fertilizer carbon is stored for a long time in the bottom of the usable area.
12. Vorrichtung zur Erzeugung von Energie und mindestens eines Basisstoffes, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit12. A device for generating energy and at least one base material, in particular for carrying out a method according to one of the preceding claims, with
- einer ersten Anlageneinheit (1 ) zur Erzeugung eines ersten Basis- Stoffes in Form von Ethanol, wobei bei der Erzeugung des Ethanols ein zweiter Basisstoff in Form einer Schlempe entsteht,a first plant unit (1) for producing a first base material in the form of ethanol, wherein a second base material in the form of a vinasse is formed during the production of the ethanol,
- einer zweiten Anlageneinheit (2) zur Erzeugung eines dritten Basisstoffes in Form von Biogas, wobei die zweite Anlageneinheit (2) mit der ersten Anlageneinheit (1 ) über eine erste Verbindungseinheit- A second system unit (2) for generating a third base material in the form of biogas, wherein the second system unit (2) with the first system unit (1) via a first connection unit
(6) zur Zuführung der Schlempe von der ersten Anlageneinheit (1 ) in die zweite Anlageneinheit (2) verbunden ist und wobei bei der Erzeugung von Biogas ein vierter Basisstoff in Form eines Gärrestes entsteht,(6) for supplying the vinasse from the first plant unit (1) to the second plant unit (2) and wherein a fourth base material in the form of a digestate is produced during the production of biogas,
- einer dritten Anlageneinheit (3) zur Erzeugung von Energie, wobei die dritte Anlageneinheit (3) mit der zweiten Anlageneinheit (2) über eine zweite Verbindungseinheit (7) zur Zuführung des Biogases von der zweiten Anlageneinheit (2) in die dritte Anlageneinheit (3) verbunden ist, sowie- A third system unit (3) for generating energy, wherein the third system unit (3) with the second system unit (2) via a second connection unit (7) for supplying the biogas of the second system unit (2) in the third system unit (3) is connected, and
- einer vierten Anlageneinheit (4) zur Herstellung eines fünften Ba- sisstoffes in Form eines Düngers, wobei die vierte Anlageneinheit- A fourth plant unit (4) for producing a fifth sisstoffes in the form of a fertilizer, wherein the fourth plant unit
(4) mit der zweiten Anlageneinheit (2) über eine dritte Verbindungseinheit (8) zur Zuführung des Gärrestes von der zweiten Anlageneinheit (2) in die vierte Anlageneinheit (4) verbunden ist.(4) to the second plant unit (2) via a third connection unit (8) for supplying the digestate from the second plant unit (2) in the fourth plant unit (4) is connected.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die in der dritten Anlageneinheit (3) erzeugte Energie als elektrischer Strom und Wärme ausgebildet ist.13. The apparatus of claim 12, wherein the energy generated in the third system unit (3) is formed as electric current and heat.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei14. The apparatus of claim 13, wherein
- die dritte Anlageneinheit (3) mit der ersten Anlageneinheit (1 ) über eine vierte Verbindungseinheit (9) zur Zuführung der Wärme von der dritten Anlageneinheit (3) zur ersten Anlageneinheit ( 1 ) verbunden ist, und/oder- The third plant unit (3) with the first plant unit (1) via a fourth connection unit (9) for supplying the heat from the third plant unit (3) to the first plant unit (1) is connected, and / or
- die dritte Anlageneinheit (3) mit der vierten Anlageneinheit (4, 4B) über eine fünfte Verbindungseinheit (10) zur Zuführung der Wärme von der dritten Anlageneinheit (3) zur vierten Anlageneinheit (4, 4B) verbunden ist.- The third system unit (3) with the fourth system unit (4, 4B) via a fifth connection unit (10) for supplying the heat from the third system unit (3) to the fourth system unit (4, 4B) is connected.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei zwischen der zweiten Anlageneinheit (2) und der vierten Anlageneinheit (4) eine fünfte Anlageneinheit (5) zur Phasentrennung angeordnet ist und wobei die fünfte Anlageneinheit (5) sowohl mit der zweiten Anlageneinheit (2) als auch mit der vierten Anlageneinheit (4) verbunden ist.15. Device according to one of claims 12 to 14, wherein between the second plant unit (2) and the fourth plant unit (4) a fifth plant unit (5) for phase separation is arranged and wherein the fifth plant unit (5) both with the second plant unit ( 2) as well as with the fourth plant unit (4) is connected.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei die fünfte Anlageneinheit (5) mit der ersten Anlageneinheit (1 ) über eine sechste Verbindungsleitung (11 ) zur Zuführung eines Permeats von der fünften Anlageneinheit (5) zur ersten Anlageneinheit (1 ) verbunden ist. 16. The apparatus of claim 15, wherein the fifth plant unit (5) to the first plant unit (1) via a sixth connecting line (11) for supplying a permeate from the fifth plant unit (5) to the first plant unit (1) is connected.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei die zweite Anlageneinheit (2) als Fermenter ausgebildet ist.17. Device according to one of claims 12 to 16, wherein the second plant unit (2) is designed as a fermenter.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, wobei die dritte Anlageneinheit (3) als Blockheizkraftwerk ausgebildet ist.18. Device according to one of claims 12 to 17, wherein the third system unit (3) is designed as a combined heat and power plant.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 18, wobei die vierte Anlageneinheit (4) als Reaktor ausgebildet ist.19. Device according to one of claims 12 to 18, wherein the fourth plant unit (4) is designed as a reactor.
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