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Bio-H2 Thüringen Cluster

Das Projekt "Bio-H2 Thüringen Cluster" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Handwerkskammer Ostthüringen, Umweltzentrum des Handwerks Thüringen durchgeführt. In der Technologieregion Jena soll ein Cluster zur Erforschung und Umsetzung der Kohlenhydratvergärung zu Biowasserstoff im Industriemaßstab entstehen. Dieses bereits in ersten Laborversuchen bestätigte und wissenschaftlich anerkannte Verfahren hat zur Zeit die größten Aussichten Vorreiter im beginnenden Wasserstoffzeitalter zu werden. In weiteren Teilprojekten will das Netzwerk durch Umsetzung eigener Patente auf dem Gebiet der Mikrobiologie neue Verfahren zur Steigerung der Methanausbeute bei Biomasseprozessen in die Praxis überführen. Nach Ablauf des Projekts soll sich das Cluster zu Deutschlands Kompetenzzentrum für Bio-H2 etablieren. In der Raum- und Schifffahrt, im Straßen-, Schienen- und Flugverkehr und auch in Kraft- und Heizwerken nutzt man Wasserstoff bereits seit Jahren als Energieträger. Der Nachteil ist jedoch, dass der verwendete Wasserstoff zurzeit noch zu mehr als 90Prozent aus fossilen Energieträgern gewonnen wird. Aus diesem Grund wird weltweit an verschiedenen Verfahren geforscht, die eine umweltfreundliche Produktion von Wasserstoff möglich machen. Die hier nun mit Mitteln des Bundeswirtschaftsministeriums unterstützte Gruppe mittelständischer Thüringer Unternehmen hat zur Zeit die größte Aussicht Vorreiter in diesem Prozess des beginnenden Wasserstoffzeitalters zu werden. Die Handwerkskammer für Ostthüringen mit ihrem Umweltzentrum unterstützt diese Unternehmen mit dem Beratungs Know how sowie den vorhandenen technischen Kapazitäten.

VP4/ EVerBio - Teilprojekt A

Das Projekt "VP4/ EVerBio - Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum gemeinnützige GmbH durchgeführt. Es wird die energetische Verwertung von Reststoffströmen der Biomasseaufschlussverfahren untersucht: a) in TP 4.0.2 feste ligninhaltige Reststoffströme in thermo-chemischer Konversion (Verbrennung) b) in TP 4.0.3 flüssige und pastöse Reststoffe in biochemischer Konversion zu Biomethan im Biogasprozess TP 4.0.2 beginnt mit der Charakterisierung der Brennstoffeigenschaften der relevanten Reststoffe. Es folgt Systemanalyse zur Prüfung des technischen Einsatzgebietes (Co-Feuerung im Großkraftwerk, Einsatz in Kleinkraftwerken). Dann finden Untersuchungen zur Brennstoffaufbereitung und daran anschließend Verbrennungsuntersuchungen statt. Die gewonnenen Daten dienen der Modellierung der Konversionsverfahren, um die untersuchten Prozessketten bewerten zu können. Dies erfolgt abschließend unter ökonomischen und ökologischen Aspekten. Während der gesamten Projektlaufzeit findet Rückkopplung und Austausch mit den Reststofferzeugern statt, um Optionen der Einsatzstoffoptimierung hinsichtlich der Energieausbeutemaximierung zu prüfen.TP 4.0.3 startet mit der Charakterisierung und Bewertung der Substrate. Darauf basierend wird ein geeignetes Verfahren für die anaerobe Vergärung entwickelt. Anschließend findet die energetische und ökonomische Modellierung für den großtechnischen Einsatz statt. Begleitend findet Rückkopplung und Austausch mit den Reststofferzeugern statt, um Optionen der Einsatzstoffoptimierung hinsichtlich der Energieausbeutemaximierung zu prüfen.

VP: 4/4EVerBio - Teilprojekt B

Das Projekt "VP: 4/4EVerBio - Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Vattenfall Europe New Energy GmbH durchgeführt. Es wird die energetische Verwertung von Reststoffströmen der Biomasseaufschlussverfahren untersucht: a) in TP 4.0.2 feste ligninhaltige Reststoffströme in thermo-chemischer Konversion (Verbrennung)b) in TP 4.0.3 flüssige und pastöse Reststoffe in biochemischer Konversion zu Biomethan im Biogasprozess TP 4.0.2 beginnt mit der Charakterisierung der Brennstoffeigenschaften der relevanten Reststoffe. Es folgt Systemanalyse zur Prüfung des technischen Einsatzgebietes (Co-Feuerung im Großkraftwerk, Einsatz in Kleinkraftwerken). Dann finden Untersuchungen zur Brennstoffaufbereitung und daran anschließend Verbrennungsuntersuchungen statt. Die gewonnenen Daten dienen der Modellierung der Konversionsverfahren, um die untersuchten Prozessketten bewerten zu können. Dies erfolgt abschließend unter ökonomischen und ökologischen Aspekten. Während der gesamten Projektlaufzeit findet Rückkopplung und Austausch mit den Reststofferzeugern statt, um Optionen der Einsatzstoffoptimierung hinsichtlich der Energieausbeutemaximierung zu prüfen.TP 4.0.3 startet mit der Charakterisierung und Bewertung der Substrate. Darauf basierend wird ein geeignetes Verfahren für die anaerobe Vergärung entwickelt. Anschließend findet die energetische und ökonomische Modellierung für den großtechnischen Einsatz statt. Begleitend findet Rückkopplung und Austausch mit den Reststofferzeugern statt, um Optionen der Einsatzstoffoptimierung hinsichtlich der Energieausbeutemaximierung zu prüfen.

Teilprojekt der TUHH

Das Projekt "Teilprojekt der TUHH" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Abwasserwirtschaft und Gewässerschutz B-2 durchgeführt. Das Ziel des Teilprojektes ist die Entwicklung und Umsetzung nachhaltiger und emissionsminimierter Komponenten für das Sanitärsystem und für die Bioabfallbehandlung im Stadtquartier Jenfelder Au. In drei Teilarbeitspaketen werden folgende Einzelziele angestrebt: Energie-Erzeugung aus Biogas, das durch Vergärung von Schwarzwasser, Grün- und Bioabfällen erhalten wird (TAP 1.1), Herausarbeitung von Nutzungsoptionen zur stofflichen und/oder energetischen Nutzung der Gärreste (TAP 3.2), sowie die Minimierung gasförmiger Emissionen insbesondere aus der Lagerung und Vergärung der Subastrate (TAP 4.3). In den Teilarbeitspaketen werden unterschiedliche Laborversuche sowie Datenerhebungen durchgeführt. Zur Optimierung des Biogasprozesses werden potenzielle Co-Substrate charakterisiert und angepasst, die Biogasbildung durch Co-Vergärungsversuche bestimmt, Untersuchungen zu Erfassung, Transport und Lagerung von Substraten durchgeführt, kontinuierliche Vergärungsversuche durchgeführt. Im Bereich der Gärrestnutzung erfolgt eine Charakterisierung der anfallenden Gärreste sowie die Ermittlung des regionalen Bedarfs an Nährstoffen und Humus. Weiterhin werden Optionen zur Fest-Flüssig-Trennung und verschiedene Möglichkeiten der Erzeugung höherwertiger Produkte aus den Fest- und Flüssigphasen untersucht. Einen weiteren Schwerpunkt stellt das Management gasförmiger Geruchs- und Treibhausgasemissionen dar, mit dem die Akzeptanz und Nachhaltigkeit des Gesamtkonzeptes gesichert werden soll.

Einsatz von CO2 als Kältemittel bei der CO2-Verflüssigung

Das Projekt "Einsatz von CO2 als Kältemittel bei der CO2-Verflüssigung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Flensburger Brauerei Emil Petersen GmbH & Co.KG durchgeführt. Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Das bei der alkoholischen Gärung in Brauereien entstehende CO2 (Gärungs-CO2) wird bisher meist mit zweistufigen Kaskadenkälteanlagen und dem Kältemittel NH3 (R 717) verflüssigt. R 717 ist sowohl brennbar als auch giftig. Bei Ersatz von R 717 im Tieftemperaturkreislauf der Kaskadenkälteanlage durch das Kältemittel CO2 (R 744) befindet sich das R 717 lediglich im Maschinenraum der Kälteanlage und die R 717-Füllmenge sowie die R 717-gefüllten Leitungswege reduzieren sich. Des Weiteren ermöglicht die Verwendung von R 744 zur Verflüssigung von Gärungs-CO2 eine höhere CO2-Produktausbeute was zu einer Reduzierung der CO2-Emissionen führt, sowie eine bessere Qualität des verflüssigten Gärungs-CO2. Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden: Die Demonstrationsanlage soll in der Lage sein, abhängig von der Gärungsgasqualität, der gewünschten Produktqualität bzw. der gewünschten Ausbeute den günstigsten Betriebszustand (Betriebsdruck, Kondensationstemperatur etc.) selbstständig zu ermitteln und anzusteuern. Dafür ist ein Simulationsprogramm zu entwickeln, das ausgehend von der Gärungsqualität den optimalen Betriebszustand der Anlage entsprechend der gewünschten CO2-Produktqualität bzw. der gewünschten Ausbeute und den jeweiligen Energiebedarf berechnet. Hierzu müssen die einzelnen Betriebszustände der Anlage untersucht und sowohl die jeweils erreichbare Qualität des Produkt-CO2 als auch die erreichbare Ausbeute erfasst werden. Die Untersuchung der einzelnen Betriebszustände soll zum einen anhand von Messungen an der Demonstrationsanlage selbst erfolgen, zum anderen sollen auf der Basis dieser Messergebnisse die Phasengleichgewichte mittels Simulation molekularer Zustände berechnet werden. Im Anschluss daran werden an der Demonstrationsanlage weitere Messungen durchgeführt, um die Simulationsrechnungen mit dem realen System abzugleichen. Um die Übertragbarkeit der ermittelten Ergebnisse auf andere CO2-Rückgewinnungsanlagen zu überprüfen, sind Kontrollmessungen an CO2-Rückgewinnungsanlagen anderer Brauereien erforderlich. Fazit: Im Rahmen des Gemeinschaftsvorhabens wurde systematisch am Erreichen der Zielsetzung gearbeitet, und viele neue Erkenntnisse für den Einsatz von CO2 als Kältemittel bei der CO2-Rückgewinnung wurden gefunden. Die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten konzentrierten sich auf das analytische Erforschen der benötigten Rahmendingungen für die Rückgewinnung und die damit verbundene Reinheit und Menge des zurückgewonnen CO2. Das Ziel der Rückgewinnung einer erhöhten CO2-Menge mit ausreichender Qualität wurde erreicht, auch wenn keine automatische Steuerung der Anlage realisiert werden konnte.

Teilprojekt 8

Das Projekt "Teilprojekt 8" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Agraferm Technologies AG durchgeführt. Ziel des Projektes ist es, schnellstmöglich einen Biogasreaktor zur Vergärung von Schlempe im halbtechnischen oder technischen Maßstab auf dem Gelände der CropEnergies in Zeitz zu errichten. An diesem Reaktor werden dann die Versuche zur Charakterisierung der Fermenterbiologie und ihrer metabolischen Regulierung durchgeführt. Am DBFZ und an der TUHH, IUE werden parallel dazu in Laborreaktoren Gärversuche durchgeführt, mit dem Ziel die Methoden für die Versuche im Großmaßstab zu testen. Mit den gewonnenen Erkenntnissen wird der Reaktor so modifiziert, dass der Kohlenstoff-Umsetzungsgrad im Biogasreaktor weiter gesteigert wird. Die durchzuführenden Arbeiten bestehen aus der Erstellung der Planungsunterlagen nach HAOI, dem Abu der Anlage, der anschließenden Inbetriebnahme der Anlage und der wissenschaftlichen Begleitung der Anlage auf dem Schwerpunkt Spurenelemente/Spurenelementanalytik. Die analytischen Methoden sind die Standards zur Düngewertermittlung, Abwassercharakterisierung und der Spurenelementanalytik. (Naßchemische Methoden für N, P, NH4-N; AAS für Metalle; GC für VFA; TS, GV, SS nach ASME)

Teil 1: Rohstoffe und Rohstoffaufschluss

Das Projekt "Teil 1: Rohstoffe und Rohstoffaufschluss" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von NETZSCH Pumpen & Systeme GmbH durchgeführt. Das Verbundforschungsvorhaben hat das Ziel, lignozellulosearme, nasse Bioabfälle aus Industrie und Kommunen unter max. Energienutzung vollständig zu verwerten. Erstens ist die Totalverwertung dieser Abfallstoffe durch Kombination von Hoch-Last-Vergärung und hydrothermal spezifischer Vergasung der Gärreststoffe zur Gewinnung von Biogas aus beiden Prozesslinien. Zweitens soll die photoautotrophe Gewinnung von Mikroalgen in Photobioreaktoren bio- und prozesstechnisch so verbessert werden, dass bei der wirtschaftlich energetischen Nutzung Fortschritte erzielt werden. Drittes Ziel ist die Schließung der Stoffkreisläufe und die Anpassung der Prozessketten an eine geschlossene Betriebsweise. Die Hauptkomponenten für Kreislaufoptimierungen sind Wasser, Methan, Kohlenstoffdioxid, Stickstoff und Phosphor und weitere essentielle Salze. Die NETZSCH Mohnopumpen GmbH bearbeitet im Gesamtprojekt das Teilprojekt 2 'Rohstoffe und Rohstoffaufbereitung'. Die Hauptaufgabe besteht darin, eine variable Zerkleinerungsstrecke konstruktiv zu planen und im Laufe der Versuchsreihen zu optimieren. Der Aufbau der Versuchsstrecke und die Versuchsdurchführungen werden gemeinsam mit dem Fraunhofer IVV durchgeführt. Abschließend wird die Einbindung in die Pilotanlage fachlich unterstützt. Teilprojekte verwerten ihre Ergebnisse bezogen auf ihren Arbeitsumfang und dem Fokus ihrer Entwicklungen selbst. Die Verwertung des akkumulierten Know-hows im Gesamtprojekt obliegt Fraunhofer (ggf. auch patentfähige Komponentenkombinationen), die die involvierten Industriepartner unter bevorzugten Konditionen über Lizenzierungen partizipieren lässt. Wissenschaftliche Ergebnisse werden nach Sicherung des Know-hows publiziert und nat. wie internat. präsentiert, sodass sich Folgeanwendungen ergeben. Im Rahmen des Projektfortschritts ist eine Nutzung durch die Stadt Stuttgart geplant, die im Laufe diesen Jahres mit einer Grundsatzentscheidung im Gemeinderat vorbereitet werden soll.

Teilprojekt 9

Das Projekt "Teilprojekt 9" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Darmstadt, Institut IWAR, Fachgebiet Abwassertechnik durchgeführt. Laborgärversuche werden in aller Regel zur Abschätzung des Faulgaspotentials eines Substrats, der Aktivität eines Schlamms und zur Ermittlung des Restgaspotentials eingesetzt. Schwierigkeiten in der Vergleichbarkeit der Ergebnisse beruhen auf dem Fehlen eines standardisierten Impfschlamms, standardisierter Apparate und exakt definierter Versuchsdurchführungen. Ziel des Vorhabens war es, Defizite in der aktuellen Standardisierung aufzudecken und Verbesserungsvorschläge zu unterbreiten. Die Vergleichsuntersuchung liefert damit einen Beitrag für eine zukünftige Standardisierung und Bewertung. Die Arbeitspakete untergliedern sich in: - Vergleich der Messapparaturen unter Nutzung desselben Impfschlamms, Überschussschlamms und Referenzmaterials - Vergleichende Untersuchung zum Einfluss verschiedener Impfschlämme bei Nutzung desselben Überschussschlamms und Referenzmaterials. Die Vergleichsmessungen zeigen, dass aufgrund einer hohen Variabilität der Ergebnisse eine Vergleichbarkeit zwischen verschiedenen Institutionen und somit zwischen verschiedenen Messapparaturen oder auch Impfschlämmen schwierig ist. Bei der Untersuchung von Überschussschlamm und der Verwendung eines einheitlichen Impfschlamms wurde beispielsweise ein Mittelwert von 184 NL/kg CSBzu bei einem Vergleichsvariationskoeffizienten von rund 10 % erreicht. Bei Betrachtung der Einzelergebnisse zeigt sich dennoch eine große Spannweite von 160 bis 217 NL/kg CSBzu. Bei Nutzung unterschiedlicher Impfschlämme wurde für einen Überschussschlamm ein Mittelwert von 181 NL/kg CSBzu bei einem Variationskoeffizienten von rund 20 % erreicht. Entsprechend zeigt sich eine große Spannweite von 119 bis 238 NL/kg CSBzu. Diesen Sachverhalt gilt es generell bei der Bewertung zu berücksichtigen.

Entfernung von SO2-Bindungspartnern aus Weinen durch unloesliche Polymere

Das Projekt "Entfernung von SO2-Bindungspartnern aus Weinen durch unloesliche Polymere" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungsanstalt für Weinbau, Gartenbau, Getränketechnologie und Landespflege durchgeführt. Zur Herstellung lagerfaehiger Weine ist die Zugabe von schwefliger Saeure unerlaesslich. Der groesste Teil des zugesetzten SO2 wird von hauptsaechlich bei der Gaerung gebildeten Stoffen gebunden und damit unwirksam. Die gebundene schweflige Saeure ist daher fuer den Wein nur 'Ballast', fuer den Konsumenten aber ein Stoff, der voll in den Stoffwechsel eingreift. Um die Belastung des menschlichen Organismus so gering wie moeglich zu halten, ist die Herstellung von Weinen mit moeglichst geringem SO2-Gehalt wuenschenswert. Aus diesem Grunde wird versucht, die SO2-bindenden Substanzen an unloesliche Polymere zu fixieren und sie auf diese Weise aus dem Wein zu entfernen. Dadurch erscheint es moeglich, bei der Weinbereitung mit kleineren Mengen an schwefliger Saeure auszukommen und somit die SO2-Aufnahme durch den Konsumenten zu reduzieren. Bekanntlich steht der Wein als SO2-Lieferant in der Nahrung an erster Stelle.

Fuzzy-Regelung im Rahmen der Vergärung von Biomassen

Das Projekt "Fuzzy-Regelung im Rahmen der Vergärung von Biomassen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule für angewandte Wissenschaften Hamburg, Forschungsschwerpunkt Umwelt- und Bioverfahrenstechnik durchgeführt. Es sollte ein neuartiges Regelkonzept entwickelt werden, das zu betriebssicheren Vergärungsanlagen im Rahmen der Vergärung von Biomassen führt. Dieser Bedarf ergibt sich durch das stark gestiegene Aufkommen von Vergärungsanlagen, andererseits dem Trend der 'Quereinsteiger' von Betreibern und Anlagenbauern, ohne den notwendigen Erfahrungshorizont dafür zu besitzen. Dies hat in der Vergangenheit immer wieder zu Ausfällen von Biogasanlagen geführt. Die multivariable Regeltechnik verwendet im Gegensatz zur üblichen Regelung meist unscharfe bzw. keine genauen Begriffe, wie z.B. 'großer Wert', 'kleiner Wert' und 'Null-Wert, und verknüpft diese'. Dies ist ein Vorteil bei stark schwankenden Messgrößen der Biologie. Die Verknüpfung der Messgrößen geschieht aufgrund von Erfahrungswerten und bedarf eines 'Expertenwissens', um daraus analoge Regieanweisungen, z.B. Beladungsrate über die Substratzufuhrpumpe, zu erstellen. Daher sind Fuzzy-Regelungen immer Unikate. Von Anfang an zielte allerdings die Konzeption nicht auf eine Insellösung ab, sondern auf die eines international gut etablierten und universell einsetzbaren Anbieters. Das Projekt gliedert sich in 5 Phasen: 1. Theoretisch, konzeptionelle Ausführungen zur Entwicklung einer multivariablen Regelung der Feststoffvergärung mit dem Fuzzy Logik Toolkit LabVIEW von National Instruments. 2. Entwicklung dreier parallel betriebener Testreaktoren mit automatischer Feststoffdosierung und online Erfassung der Mess- und Regelgrössen Temperatur, pH, Redox, Methan, CO2 und der Gasproduktion, ferner von Fettsäuren, Ammonium und Phosphat. Ausarbeitung einer grafisch visuellen Bedienoberfläche unter LabVIEW. 3. Schaffung einer Fermentationsdatengrundlage (prozessrelevante Messdaten) für eine multivariable Regelung der Feststoffvergärung mit Hilfe der Fuzzy Logik-Technik. 4. Validierung der erarbeiteten Fuzzy Logik-Regelung (Simulation) anhand von Testvergärungen. 5. Übertragung der Fuzzy Logik Regelung in eine industriegängige speicherprogrammierbare Steuerung von Siemens, die bereits auf industriellen Vergärungsanlagen Standard ist.

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