APECS zielt auf eine effiziente und nachhaltige Produktion von Biomethan als
hochwertigen Energieträger und Biokohle als Bodenverbesserungsmittel aus
organischen Reststoffen. Basis hierfür ist die intelligente Verknüpfung von
Biokonversion und thermochemischer Karbonisierung zu einem innovativen und
leistungsfähigen Hybridverfahren.
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Konzept (Schema: Svart, ATB)
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Hierzu werden mehrere innovative und zum Patent angemeldete Verfahrenslösungen,
in Verbindung mit moderner chemischer und mikrobiologischer Analysetechnik verwendet.
APECS betrachtet das Gesamtverfahren, vom Feld bis zum Feld und führt auf
dieser Ebene eine Bewertung der Wirtschaftlichkeit und Klimawirkung durch.
Am Ende steht ein neues innovatives Verfahren, durch das Anbieter wie Anwender
neue attraktive Anwendungsfelder erschließen können.
Biogas
APECS entwickelt eine Lösung zur kombinierten Erzeugung von Biogas und Biokohle.
Gegenüber den Einzelprozessen verspricht dies sowohl wirtschaftliche als auch ökologische
Vorteile. Für die Biogaserzeugung wird das am ATB entwickelte, besonders leistungsfähige
Aufstromverfahren genutzt. Zentrales Element darin ist der Aufstromreaktor. Faserreiche
Biomassen wie Stroh und Grünschnitt werden kontinuierlich von unten zugeführt und als
fester Gärrest nach 1 bis 2 Wochen oben entnommen. Rühren ist dabei nicht erforderlich.
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Aufstromreaktor (Foto: Mumme, ATB)
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Entscheidend für die Leistungsfähigkeit ist die Kreislaufführung der Flüssigphase. Diese
wird separat abgeführt und in einem Hochleistungs-Methanreaktor aufbereitet. Hierdurch
werden auch stark hemmende Fettsäuren effektiv entfernt, bei gleichzeitiger Anreicherung
wertvoller Mikroorganismen. Im Ergebnis wird eine 2-4-mal höhere Abbaurate erzielt, mit
Methanausbeuten von bis 380 L/kg oTS für Mais bzw. 200 L für Weizenstroh.
Die Vorteile des Aufstromverfahrens im Einzelnen:
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geeignet für sehr strukturreiche Roh- und Reststoffe
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hoher Durchsatz bei vermindertem Energiebedarf
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hohe Produktivität und Prozessstabilität
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einfache Ausschleusung von hemmendem Ammonium
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einfache und präzise Steuerung
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Biokohle
Weitere Aufgabe von APECS ist die Entwicklung einer für die Bodenverbesserung optimierten
Biokohle. Tatsächlich werden bei
der Anwendung von Biokohle in Böden sowohl positive wie
auch negative Effekte beobachtet.
Daher gilt es zu untersuchen
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Biokohle (Foto: Surup, ATB)
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welche Eigenschaften von Kohle für bestimmte Effekte im Boden verantwortlich sind, |
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wie diese Eigenschaften in der Herstellung gezielt optimiert werden können und |
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welche Nachbehandlung der Kohle sinnvoll ist. |
Für die Prozessintegration wird darüber hinaus Simulationssoftware angewendet. Die
Bodenwirkung wird sowohl im Labor als auch im Freiland ermittelt.
Neben der Pflanzenwirkung stehen dabei die Kohlenstabilität sowie der Einfluss
auf Treibhausgasemissionen im Mittelpunkt der Betrachtung.
Boden
Untersuchungen der sehr fruchtbaren „terra preta“ Böden im Amazonasgebiet haben gezeigt,
dass diese von Menschen über Jahrhunderte gezielt erzeugt wurden und Holzkohle dabei
eine entscheidende Rolle spielt.
Durch diese stabilen Kohlenstoffpartikel steigt das Speichervermögen für Wasser und Nährstoffe.
Dies fördert das Wachstum von Pflanzen und Mikroorganismen. Es entsteht ein deutlicher Kontrast
zwischen äußerst fruchtbarer „terra preta“ in Nachbarschaft zu den ansonsten äußerst kargen
Böden dieser Gegend („Ferralsol“).
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Topfversuche
(Foto: Pielert, TU Berlin)
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Dies führt zu der Frage, ob ähnliche Böden auch außerhalb tropischer Regionen kultiviert
werden können. Angesichts der durch Klimawandel und intensivierte Nutzung weltweit
bedrohten Bodenfruchtbarkeit nimmt der Handlungsdruck stetig zu. Problematisch ist dabei
vor allem der Rückgang der organischen Substanz im Boden, die einen wichtigen Beitrag zur
Wasser- und Nährstoffversorgung der Pflanzen leistet.
Und genau hierfür versprechen kohleähnliche Materialien, hergestellt aus Biomasse, eine
mögliche Lösung. Diese sog. Biokohle könnte, wie in der „terra preta“, übergangsweise die
Funktion der organischen Bodensubstanz übernehmen, bis eine Stabilisierung der
organischen Bodensubstanz eintritt.
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