Organsolv-Aufschluss zur Vorbehandlung lignocellulosehaltiger Reststoffe
© Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakultät Rostock (6/2015)
Zur Vorbehandlung lignocellulosehaltiger Biomassen für nachfolgende biologische Konversion werden meist Aufschlüsse in wässriger Phase genutzt. Dabei kommt es teilweise zur verstärkten Bildung von Inhibitoren durch Degradation von Kohlenhydraten. Außerdem reichern sich monomere Phenole des Lignins in der flüssigen Phase an. Zur Minderung dieser Effekte wurden Weizenstroh in einem Mikrowellen-Autoklaven mit einem Ethanol-Wasser-Gemisch bei Temperaturen bis 210 °C aufgeschlossen. Die Degradation einiger Kohlenhydrate nahm ab. Phenolische Anteile konnten abgetrennt werden. Außerdem nahm die Ausbeute an monomeren Zuckern zu. Die enzymatische Umsetzbarkeit stieg stark an. Somit stellt diese Variante eine interessante Alternative dar. Die Vorteile mikrowellen-assistierter Aufschlüsse liegen vor allem in den kurzen Reaktionszeiten und dabei erreichbaren Ausbeuten. Diese lag bei allen Versuchen bei 5 Minuten.

Bioabfall-Ist- und Potentialkarten für das Land Mecklenburg-Vorpommern
© Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakultät Rostock (6/2015)
Die im Auftrag des Ministeriums für Wirtschaft, Bau und Tourismus Mecklenburg-Vorpommern durchgeführte Studie „Bioabfallbewirtschaftung in Mecklenburg-Vorpommern“ stellt den Stand der Bioabfallbewirtschaftung in Mecklenburg- Vorpommern im Jahr 2010 zusammen. Dargestellt werden Bioabfallarten wie Garten- und Parkabfälle, Landschaftspflegeabfälle, Nahrungs- und Küchenabfälle aus Haushaltungen und aus dem Gaststätten- und Cateringgewerbe sowie darüber hinausgehend organischer Abfall im Gewerbe. Die Ergebnisse der Studie sind Mengenangaben für das gesamte Bundesland Mecklenburg-Vorpommern bzw. in einzelnen Teilen auch Bioabfallmassen auf die alten Landkreise bezogen. Die Ergebnisse der Studie wurden für alle Landkreise mit Geo-Informationssystemen (GIS) aufbereitet, ausgewertet und visualisiert.

Stickstoffausnutzung von Mais und Sorghum im Mischfruchtanbau mit Leguminosen
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Der Verlust von großen Nährstoffmengen aus landwirtschaftlichen Systemen hat erhöhte N- und P-Einträge in Gewässer zur Folge. Besonders Reihenkulturen wie Mais begünstigen Nährstoffverluste durch Auswaschung und Erosion. Eine Alternative stellt der Mischfruchtanbau dar. Die Kombination verschiedener Kulturpflanzen mit unterschiedlicher Anpassungsfähigkeit an suboptimale Wachstumsbedingungen kann zur effizienten komplementären Nutzung von Wachstumsfaktoren und somit zur Steigerung von Nährstoff- (Gosh et al. 2006) und Wassernutzungseffizienz (Woldeamlak et al. 2006) beitragen. Wegen der zusätzlichen N-Fixierung aus der Luft ist der Mischfruchtanbau mit Leguminosen besonders interessant.

Biomass steam processing (BSP)
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Die langfristig gesetzten Ziele zur Minderung der CO2-Emission haben in den letzten Jahren dazu geführt, dass vermehrt erneuerbare Energieträger zur Deckung des Primärenergiebedarfs eingesetzt werden. Mit über 60 % stellt Biomasse den größten Anteil der regenerativen Energieträger dar, weswegen die effiziente und nachhaltige Nutzung vorhandener Biomassen hohe Priorität hat. Vermehrt in den Fokus rücken dabei auch Abfallbiomassen, wie zum Beispiel pflanzliche Haushaltsreststoffe („Biotonne“), Rückstände aus Fermentationsverfahren oder Klärschlamm. Das BSP-Verfahren ist für diese Stoffströme einsetzbar ebenso wie auch für klassische Biomassen (Holz, Stroh etc.). Das BSP-Verfahren kombiniert vorteilhafte Elemente der langsamen Pyrolyse und der hydrothermalen Karbonisierung (HTC) bei moderateren und verfahrenstechnisch einfach zu realisierenden Prozessparametern. Die Biomasse wird in überhitzter Dampfatmosphäre drucklos bei Temperaturen von etwa 350 °C und kurzen Reaktionszeiten zwischen 30 und 150 min behandelt. Die daraus resultierenden trockenen Biokohlen haben im Vergleich zu durchschnittlichen HTC-Produkten ähnliche elementare Zusammensetzungen und Brennwerte. In der vorliegenden Arbeit wurden Experimente in einem Technikumsreaktor mit maximalen Durchsatz von 0,5 kg/h durchgeführt und diese Erkenntnisse zur Planung und Umsetzung einer vergrößerten Pilotanlage mit bis zu 50 kg/h Durchsatz verwendet.

Energetische Nutzung von biogenen Reststoffen – Untersuchung der Aufbereitung und Verbrennungseigenschaften am Beispiel von Pferdemist-Pellets
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Der im Bereich der Biomasse verwendete Energieträger Holz ist in seiner wirtschaftlichen Verfügbarkeit begrenzt. Dem entsprechend findet die energetische Nutzung von Reststoffen der Landwirtschaft verstärktes Interesse, die sich aber hinsichtlich ihrer chemischen Eigenschaften und damit ihres Verbrennungs und Emissionsverhaltens zum Teil deutlich von den üblichen Holzbrennstoffen unterscheiden.

Integrierte stoffliche und energetische Wertschöpfung aus Biomasse – Koppelprozesse im BMBF-Spitzencluster BioEconomy
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Die Transformation des fossil-basierten in ein bio-basiertes Wirtschaftssystem ist ein wichtiges langfristiges Ziel der Bundesregierung. Basierend auf einer Forschungs- und Politikstrategie für eine Bioökonomie entsteht, gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), in der Region Sachsen-Anhalt und Sachsen um den Chemiestandort in eine Modellregion für eine bio-basierte Wirtschaft. Dieser Spitzencluster weist ein starkes Portfolio Non-Food Biomasse verarbeitender Verbundprojekte entlang einer Wertschöpfungskette für Buchenholz auf. Die Akteure verfolgen im Verbund die Herstellung von Plattformchemikalien, deren Veredelung zu End- und Hilfsprodukten sowie deren Einsatz in der Holzwirtschat und im Automobilbau. In Koppelproduktion werden Prozessenergie und Energieträger bereitgestellt und die eingesetzte Biomasse mit höchst-möglicher Wertschöpfung genutzt. Eine umfassende Begleitforschung stellt wichtige Erkenntnisse für eine Fortgestaltung der eingeschlagenen Bioökonomiestrategie bereit. Der vorliegende Beitrag beleuchtet die Chancen für Bioenergieprozesse anhand einiger Projektbeispiele genauer und gibt einen Überblick über die Struktur und die Aktivitäten im Spitzencluster BioEconomy.

Biomasse zur Energiegewinnung – ökonomische Bewertung, Effizienzvergleich und optimale Biomassenutzung
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Eine optimierte bzw. zielgerichtete Nutzung verfügbarer Biomasse für die Bereitstellung erneuerbarer Energie erfordert eine detaillierte Analyse der Bioenergielinien nach technischen und wirtschaftlichen Effizienzkriterien. Dementsprechend werden wichtige Parameter ausgewählter Bioenergielinien der Wärme-, Strom- und Kraftstoffbereitstellung untersucht und als Datenbasis für ein Optimierungsmodell verwendet. Die optimale Kombination der Bioenergielinien wird dabei unter Berücksichtigung der politischen und wirtschaftlichen Ziele unter der Anwendung eines speziell an die Fragestellung angepassten linearen Optimierungsmodells analysiert. Die Modellergebnisse erlauben eine Beurteilung politischer Handlungsoptionen.

Kombinierte Wärmelieferung aus einer Biogasanlage und einem Biomasseheizwerk
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Es ist bekannt, dass zahlreiche bestehende Biogasanlagen (BGA) über kein oder ein nur unzureichendes Wärmenetz verfügen. Nach einer Befragung des Deutschen Biomasseforschungszentrums (DBFZ), die im Rahmen des EEG Monitoring Berichtes –„DBFZ Report Nr. 12 vom März 2012“- bei Anlagenbetreibern durchgeführt wurde, beziehen rund 80 % aller bundesdeutschen Biogasanlagen den KWK – Bonus für einen Teil ihres erzeugten Stroms. Vorsichtige Schätzungen des DBFZ nennen eine Ø 45 %-ige externe Wärmenutzung nach Abzug der Eigen-wärmebedarfsmengen in Fermentern, Nachgärbehältern und evtl. Hygienisierungsstufen. Etwa die Hälfte der Anlagenbetreiber, so der Monitoring Report, nutzen zwischen 20 % und 70 % der nach Eigennutzung verfügbaren Wärme.

Biomasseheizkraftwerk Auckenthaler STERZINGSüdtirol
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Das innovative Biomasseprojekt STERZING-Südtirol besteht im Wesentlichen aus einer Biomassevergasungsanlage zur thermochemischen Konversion von naturbelassenen Holzhackschnitzeln, einer technischen Hackschnitzeltrocknung und einem speziell an die Holzgasverbrennung angepassten Industriemotor. Die anfallende Restkohle aus der Vergasung wird derzeit noch zu 100 % entsorgt, an einer stofflichen Verwertung wird aber gearbeitet. Diese Biomasse- Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlage speist den gesamten erzeugten Ökostrom in das örtliche Stromnetz ein. Die Ökowärme wird anteilig in das bestehende örtliche Fernwärmenetz der Stadt Sterzing eingespeist. Ein weiterer Teil der nutzbaren BHKW Abwärme dient zur Trocknung des Brennstoffes sowie zur Beheizung und zur Warmwasserversorgung des Anlagenstandortes.

Optimierung von Halmgutpellets aus Paludikultur mit Beimischungen von Holz
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Paludikultur („palus“: lat. Sumpf) ist nasse Landwirtschaft auf Moorstandorten bei gleichzeitigem Erhalt des Torfkörpers als Kohlenstoffspeicher. Die aufwachsende Biomasse kann als regenerativer Energieträger genutzt werden. In der vorliegenden Studie wurde Biomasse aus Paludikultur im Technikumsmaßstab sowie im Praxisversuch pelletiert und prozessspezifische Kennwerte und Eigenschaften der Pellets analysiert. Die Bewertung erfolgt hinsichtlich der normativen Anforderungen nach DIN EN ISO 17225-6. Neben der Herstellung der Pellets war die brennstoffseitige Charakterisierung der Pellets zur bewertenden Einordnung der energetischen Verwertung Inhalt der Arbeit. Zur weiteren Optimierung wurde den einzelnen Paludikultur-Biomassen Kiefernholz zugemischt (Anteil von 50 und 80 %).

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