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Sitzung: | 28.04.2015 EB/002/2015 |
Dokumenttyp | Bezeichnung | Aktionen |
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Einleitend
begrüßte die Erste Bürgermeisterin die anwesenden Mitglieder der Smart Carbon
AG, Herrn Gerhard Geiselhöringer, Herrn Burkhart Stachelberg sowie Frau
Katherina Götze. Sie erläuterte, dass das Thema hydrothermale Carbonisierung
nicht neu sei und sich dadurch interessante Möglichkeiten für die
Klärschlammverwertung ergeben könnten.
Herr
Geiselhöringer führte anschließend in das Thema ein. Die Firma Smart Carbon AG,
die sich seit 8 Jahren mit dem Thema beschäftigt, hat ihren Sitz in Jettenberg.
Es gibt bisher eine Versuchsanlage. Alle Versuche, eine Anlage im Landkreis
Ebersberg zu installieren sind bis dato an der Genehmigung durch das
Landratsamt gescheitert. Man will zusammen mit dem Arbeitskreis Energie im
Landkreis weiter an der Carbonisierung,
die es schon seit 100 Jahren gib, arbeiten. Herr Geiselhöringer verwies
auf die Vorteile der Technik und übergab Herrn Stachelberg das Wort, der mit
seiner Präsentation begann.
Er
erläuterte die Zusammensetzung der Firma und ging dann näher auf die
technischen Einzelheiten ein. Klärschlamm fällt bei der Aufbereitung von
Abwasser an. Es handelt sich um Schlämme aus Kläranlagen zur Behandlung von
Haushalts-oder städtischen Abwässern bzw. aus anderen Kläranlagen zur
Behandlung von Abwässern sowie aus Klärgruben.
Die
landwirtschaftliche Ausbringung von Klärschlamm stellt zwar eine kostengünstige
Entsorgungsvariante dar, aber ein entscheidender Nachteil für diesen
Entsorgungsweg ist die Schadstoffkonzentration der Klärschlämme und die damit
einhergehende Belastung der Böden und Gewässer.
Die
Risiken persistenter, d. h. nicht abbaubarer Schadstoffe, sind derzeit nur für
wenige Stoffgruppen bekannt. Langfristig können diese Stoffe die
Bodenfruchtbarkeit beeinträchtigen oder in die Nahrungskette gelangen. Nach dem
Vorbild der Schweiz dürften mittelfristig auch Deutschland sowie weitere
europäische Länder zur Klärschlammverbrennung als Hauptverwertungsweg
übergehen.
In
Deutschland soll Klärschlamm zukünftig gemäß dem neuen Koalitionsvertrag nur
noch thermisch, also durch Verbrennung, verwertet werden. Die thermische
Schlammbehandlung und -entsorgung mit bestehenden Technologien, stellt aber
nach wie vor einen hohen Kostenfaktor in der Abwasserbehandlung dar.
Kosteneinsparungen in diesem Bereich verspricht nun aber der Einsatz der
hydrothermalen Carbonisierung, da dieses Verfahren für die
Klärschlammbehandlung besonders gut geeignet ist.
Die
hydrothermale Carbonisierung (HTC) ist herkömmlichen Trocknungstechnologien für
Klärschlamm sowohl bei der Energie- als auch bei der Ökobilanz überlegen. Dies
wurde in einer Studie der Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften
(ZHAW) nachgewiesen.
Als Vorteile des Verfahrens zählte Herr Stachelberg
folgende Punkte auf:
•
verringerter mechanische und thermische Trocknungsverfahren nach der HTC
(Entwässerung) Behandlung von HTC-Prozesswasser
• Möglichkeiten zur energetischen Verwertung der
HTC-Kohle
•
Entstehendes Produktpotenzial als Bodenverbesserer
•
Rückgewinnung von Phosphor und Schwermetallen aus dem HTC-Prozess gezielt
möglich
• Sehr
vorteilhafte Ökobilanzierung der HTC im Vergleich zu herkömmlichen
Entsorgungswegen
Während
der hydrothermalen Carbonisierung finden eine chemische und eine physikalische
Dehydratation
der Biomasse statt. Die chemische Dehydratation erfolgt mit der Abspaltung von
Wassermolekülen aus Hydroxylgruppen, während die physikalische Dehydratation
durch die tiefere Viskosität des Wassers, die Zersetzung von Kolloiden und die
Abnahme von hydrophilen funktionellen Gruppen, gefördert wird.
Diese
Prozesseffekte bewirken eine einfachere und verbesserte Entwässerbarkeit der
HTC-Kohle, im Vergleich zu unbehandeltem Schlamm bzw. Biomasse. Die
Entwässerung und Trocknung des Schlamms wird durch die HTC erleichtert. Im
Vergleich zur thermischen Klärschlammtrocknung reduzieren sich bei der
Klärschlammentwässerung mit dem HTC-Verfahren, gemäß der ZHAW-Studie, der
Wärmebedarf um bis zu 62 % und der Elektrizitätsbedarf um bis zu 69 %. Im
Prozess ist der Verbleib der Nährstoffe im Kohlefeststoff oder Prozesswasser
einstellbar.
Die
Behandlung von Prozesswasser galt aufgrund der hohen DOC-Werte (Dissolved Organic
Carbon) lange als ungeklärt bei der HTC. SmartCarbon hat daher bereits
frühzeitig die Nutzung des Prozesswassers als Wertstoff forciert in
Zusammenarbeit mit dem Leibniz-Institut für Agrartechnik Potsdam.
Beim
HTC-Prozess wird ein Drittel der enthaltenen Energie nutzbar, zum einen in Form
von Prozesswärme, zum anderen in Form von methanisierbaren organischen
Verbindungen. Das organikhaltige Prozesswasser kann durch ein
Schnell-Fermentationsverfahren erfolgreich behandelt werden um der enthaltenen
Organik Methan zu gewinnen, je nach gewünschter Ausbeute liegt die
Fermentationsdauer bei 12-48 Std. Die Resultate des ATB zeigen auf, dass die
Prozesswasseraufbereitung die vorgeschriebenen Grenzwerte einhält. Somit ist
das SC-HTC-Verfahren von der Energiebilanz positiv. Es bestehen ebenfalls
Einsatzmöglichkeiten des HTC-Prozesswassers als Kohlenstoff-Quelle für den
Faulturm bestehender Kläranlagen oder als Flüssigdünger-Vorprodukt.
Der
große Vorteil der HTC besteht darin, dass die Technologie erlaubt, aus
Klärschlamm einen Brennstoff herzustellen um fossile Brennstoffe wie z. B.
Braunkohle zu ersetzen. Somit muss Klärschlamm nicht mehr kostenintensiv
getrocknet und entsorgt werden. Für Stahlwerke oder die Zementindustrie stellt
HTC-Kohle eine interessante Alternative zu fossiler Kohle dar. Auch andere
Industriezweige, wie die Zementindustrie, zeigen ein großes Interesse an diesem
neuen, CO2-neutralen Energieträger.
Es
könnte nicht nur CO2-Emissionen durch den Ersatz von Braun- oder Steinkohle
erheblich reduziert werden, sondern auch auf den Bau von teuren und
umstrittenen Klärschlamm-Monoverbrennungsanlagen verzichtet werden könnte.
Die
SmartCarbon empfiehlt die höherwertige Nutzung von HTC-Kohle als Bodenverbesserer-Produkt
sofern die Schwermetallgehalte des Klärschlamms dies zulassen. Auf Kundenwunsch
hin übernimmt die SmartCarbon AG die HTC-Produkte zu einem Referenzpreis zur
Weiterverarbeitung. Im Bereich der Bodenhilfsstoffe, Substrate und Düngemittel
ist die erwartete Vielfalt der etablierbaren Produkte umfangreich, weil neben
der Optimierung der Kohleeigenschaften noch die Kombination verschiedener
Veredelungstechniken (Kompostierung, Mineralzugabe, Oberflächenaktivierung,
Fermentation) das Spektrum vorteilhafter Eigenschaften erweitert.
So entstehen Bodenhilfsstoffe mit hoher
Wasserspeicherfähigkeit und hoher Nährstoffretention sowie langzeitstabilem
Kohlenstoff (C), Substrate für den Gemüse- und Zierpflanzenbau mit
torfähnlichen Eigenschaften und ebenfalls hoher Stabilität oder organische und
mineralische (aus der HTC-Flüssigphase gewonnene) Düngemittel mit zuverlässiger
Düngewirkung. Über die gesamte Wirkungskette werden eine hohe Rückführung
pflanzenverfügbaren Phosphors sowie weiterer Nährstoffe (Ca, Mg, K, N) und eine
hohe C-Festlegung erwartet.
Aus
5.663 m³ Klärschlamm, wie sie in Grafing anfallen, werden nach einer
Vorab-Eindickung/-Entwässerung 1.132 t Klärschlamm mit einem TS-gehalt von
15-19 %. Bei angenommenen 300 Arbeitstagen ergibt sich ein Tagesdurchsatz von
3,8 t pro Tag, ca. 1,27 t pro Batch. Die Anlage ist modular aufgebaut. Die
Mindestgröße liegt bei einer Mindestverbrauchsmenge von 150.000 to. im Jahr.
Hierfür ergeben sich Investitionskosten in Höhe von 900.000,-- € und
1.300.000,-- €. Euro. Für die Anlagen gibt es allerdings auch
Fördermittel. Die Amortisationsdauer
beträgt 5-10 Jahre, dies ist abhängig von projektspezifischen
Rahmenbedingungen.
In der
anschließenden Diskussion wurde vor allem die Möglichkeit der Nutzung des
Verfahrens angesprochen. Die vorhandenen Schadstoffe müssen ausgefiltert
werden, was durch die Wärme und den Druck des HTC-Verfahrens möglich ist. Auch
Schwermetalle werden in dem Verfahren ausgesondert. Als Schwierigkeit stellte
sich heraus, dass die Endprodukte weiterhin Abfall nach dem
Abfallwirtschaftsgesetz sind und so nicht verkauft werden können.
Aus dem
Verfahren entsteht eine Art Kohle, die man wieder verwenden kann. Diese eignet
sich hervorragend als Pflanzendünger. Die Verwendung als Torf wäre ebenfalls in
der ersten Verarbeitungsstufe möglich. Die Verarbeitung benötigt Energie, die
zum Teil als dem Prozess entnommen werden kann. Nach Verwendung von etwas
Anschubenergie ist das Verfahren fast autark. Noch dazu bleibt Wärmeenergie
übrig. Dafür ist eine Kühlung notwendig bzw. die überschüssige Energie wird für
den nächsten Prozess verwendet.
Bisher
zahlt die Stadt für die Entsorgung des Klärschlamms ca. 80.000,-- € pro Jahr.
Mit diesem Verfahren würden die Kosten vermieden und eigentlich müsste die
Kommune für die Zurverfügungstellung des Rohstoffes ein Entgelt erhalten. Um
die Anlage wirtschaftlich zu betreiben, müsste man auch zum Beispiel die grüne
Tonne mit einbeziehen.
Die
Firma betreibt eine Pilotanlage in Leonberg im Landkreis Böblingen. Diese kann
jederzeit besichtigt werden. Leider kann das Endprodukt nicht auf die Felder
ausgebracht werden, weil es als Abfallstoff angesehen wird. Jedes Produkt, das
aus Abfall entsteht ist derzeit wieder Abfall. Das entstehende Prozesswasser
enthält Schwermetalle, die gesondert entsorgt werden müssten. Außerdem müsste
das Landratsamt Ebersberg die Anlage genehmigen. Eine Genehmigung für eine
solche Anlage wird man nicht so einfach bekommen.
Laut
Aussage von Herrn Stackelberg könnte man das Prozesswasser wieder verwerten.
Dies wurde von einem der Anwesenden als nicht möglich angesehen. Der in Grafing
anfallende Trockenschlamm ist mit einem Trocksubstanzgehalt von 3,5 – 4,5 %
eigentlich zu feucht. Optimal wären 10 %. Als Ergebnis muss man feststellen,
dass die Anlage ein Drittel der erzeugten Energie selber verbraucht. Das
Einsparungspotential müsste festgestellt werden. Die Smart Carbon AG könnte
auch als Betreiber auftreten. Denkbar wäre auch ein Genossenschaftsmodell.
Die
baurechtlichen Probleme dieser Anlagen sind, laut Herrn Geiselhöringer,
mittlerweile beseitigt. Der Arbeitskreis Energie im Landkreis möchte die Anlage
in Leonberg unter Umständen besuchen. Dann könnten die Interessenten aus
Grafing mitfahren. Die Zentrifuge in der Kläranlage ermöglicht einen größeren
Trocknungsgehalt. Allerdings funktioniert diese derzeit nicht möglich. Das
größte Problem wurde in de Genehmigung gesehen.