Fossilen Rohstoffen wie Kohle, Erdgas oder Erdöl verdanken wir weltweit das rasante Wirtschafswachstum. Die Vorkommen sind jedoch endlich und bei der Verbrennung werden enorme Mengen an klimaschädlichen Treibhausgasen freigesetzt. Fraunhofer UMSICHT erforscht die kosteneffiziente Bereitstellung nachhaltiger Brennstoffe durch die Optimierung der vapothermalen Carbonisierung und der hydrothermalen Carbonisierung.
Bei der hydrothermalen Carbonisierung (HTC) werden bislang wenig genutzte biogene Rest- und Abfallstoffe zu HTC-Kohle überführt. Für die Reaktion bedarf es ein geschlossenes System, Temperaturen zwischen 180 und 250 °C und erhöhten Druck. Als Brennstoff verwendet, kann HTC-Kohle feste fossile Brennstoffe ersetzen. »Die Technologie der hydrothermalen Carbonisierung liefert ein entsprechendes Potenzial zur Treibhausgasminderung«, weiß Frank Hokamp, Abteilung Verfahrenstechnik bei Fraunhofer UMSICHT. Anders als bei der HTC, wo die Reaktion im wässrigen Milieu abläuft, ist bei der vapothermalen Carbonisierung (VTC) Dampf das Wärmeübertragungs- und Reaktionsmedium. Dem System muss weniger Wasser zugeführt werden, was wiederum die Abwassermenge reduziert.
Ziel: optimale Reaktionsbedingungen
Die Aufbereitung des Prozesswassers ist bei beiden Verfahren mit hohen Kosten verbunden. Fraunhofer UMSICHT erforscht im Rahmen des Projekts »Prozessoptimierung und Erweiterung der vapothermalen Carbonisierung am Standort :metabolon« die Lösung dieses Problems. Hokamp: »Unser Ziel ist es, den VTC-Prozess zu optimieren, indem wir einen hochwertigen Brennstoff bei minimierter Abwasserbelastung erzeugen.« Die Forscher entnehmen zunächst während der Reaktion Prozesswasser und analysieren es. Auf dieser Basis sollen das Prozessverständnis entscheidend weiterentwickelt und Hinweise auf optimale Reaktionsbedingungen abgeleitet werden.
Im nächsten Schritt steht die Entwicklung eines Verfahrens zur Behandlung der VTC-Prozesswässer an. Als wesentliche Erweiterung der VTC soll eine kontinuierliche Auftrennung des Prozesswassers besser verwertbare bzw. direkt in den Prozess rückführbare Fraktionen ermöglichen. Im Anschluss an die Laborversuche sind Konzeption, Errichtung und Betrieb einer Versuchsanlage zur Teilstrombehandlung am Standort Leppe (:metabolon) geplant.
Die Beteiligten erwarten, dass die Prozesswasseraufbereitung auch auf HTC-Technologien übertragen werden kann, was ebenfalls Teil des Projekts sein wird. Die Ergebnisse sollen dazu beitragen, die VTC und HTC für den Markt wettbewerbsfähig zu machen.