Das Projekt "Teilprojekt H" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Outotec GmbH & Co. KG durchgeführt. Das Kernziel des Vorhabens ist die Kreislaufführung der Nährstoffe aus den Rückständen der Verbrennung und Vergasung von Bagasse, Stroh, Vinasse und Melasse nach der Produktion von Ethanol aus Zuckerrohr. Darüber hinaus ist die Effizienz der thermischen Konversion zu verbessern, sowohl durch Erhöhung des Wirkungsgrades bei der Verbrennung/Vergasung, als auch durch Einstellung von Verfahrensparametern die sich günstig auf die Eigenschaften der Verbrennungs-/Vergasungsrückstände auswirken. Günstig sind die Eigenschaften der Rückstände dann, wenn sie die Rückführung der Nährstoffe in pflanzenverfügbaren Düngern erleichtern. Die Aufgaben von Outotec liegen an der Schnittstelle zwischen den brasilianischen Stakeholdern und den deutschen Forschungsstellen und zielen auf die Erfassung und den Transfer der wirtschaftlichen, rechtlichen und soziologischen Rahmenbedingungen zu den wissenschaftlichen Mitarbeitern und auf das Upscaling der im Projekt entwickelten Technologien und Verfahren in die industrielle Anwendung ab. Im Einzelnen bestehen die Arbeitspakete aus einer Erhebung der Rahmenbedingungen, aus chemischen und Verfahrenssimulationen mit HSC Chemistry und Aspen Plus), aus der Konzeption und dem Basic Engineering von Anlagen und aus der Bewertung des Umweltfußabdrucks der verschiedenen Verfahrensoptionen. Diese Leistungen werden im WP1 für die Verbrennung, im WP2 für die Vergasung und im WP6 für die Düngerproduktion erbracht.
Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Technische Chemie durchgeführt. Hintergrund: In Brasilien fallen - bei der Bioethanolherstellung aus Zuckerrohr - jährlich etwa 250 Mio. Tonnen Bagasse an. Die Reststoffe werden überwiegend energetisch bei einer Verbrennung vor Ort, in der 'USINA', verwertet. Die Prozessdampferzeugung erfolgt mit Wirbelschicht- und Rostanlagen, die teilweise über 50 Jahre alt und häufig nicht energetisch optimiert sind. Die Intensivnutzung der Böden und die Ausbringung von unbehandelten Reststoffen haben eine Versauerung der Böden und eine mangelnde Nährstoffversorgung zur Folge. Diese Defizite des Bodens führen ohne Gegenmaßnahmen zu Degeneration der Zuckerrohrbepflanzung. Ziel: Das Ziel des Vorhabens ist es, die Reststoffe durch thermochemische Verfahren (Vergasung und Verbrennung) energetisch zu verwerten und die bestehenden Prozessketten zu optimieren. Die Verfahren sollen energetisch aber auch hinsichtlich der Eigenschaften der Aschen dahingehend verbessert werden, dass diese nach einer Aufbereitung wieder dem Stoffkreislauf zugeführt werden können. Hierzu werden in Vergasungs- und Verbrennungsprozessen schadstoffarme Aschen erzeugt und zu vollwertigen und konkurrenzfähigen Recyclingdüngern weiterverarbeitet. Zudem besteht die Möglichkeit, die Aschen, denen die Nährstoffe entzogen wurden als (funktionale) Füllstoffe in (Bio-)Polymer-Compounds einzusetzen. In Abstimmung mit den brasilianischen Partnern werden Konzepte für eine nachhaltige Wiederverwertung ermittelt. Mit dem Verbundprojekt kann das ITC seine internationalen Kontakte nach Brasilien hin erweitern und seine langjährige Expertise im Bereich der Verbrennung von schwierigen Brennstoffen (Schwerpunkt Abfall und Biomassen) auf die Reststoffe aus der Zuckerrohrherstellung anwenden. Die Ergebnisse der Untersuchungen, insbesondere zur Anwendung der Aschen in N-P-K-Düngern können auf andere, derzeit durch das Institut betreuten Projekte, z.B. mit Klärschlämmen, Gärresten, Hühnermist, etc. übertragen werden. Angestrebte Ergebnisse: Neben der energetischen Optimierung der Prozesse vor Ort in Zusammenarbeit mit den Anlagenbetreibern und brasilianischen Forschungspartnern sollen zukünftig ökonomisch und technisch umsetzbare Verwertungs- und Nutzungspfade für Aschen aus der thermo-chemischen Umsetzung evaluiert werden. Dabei sind Kriterien wie z.B. der Nährstoffgehalt, die Anlagenverfügbarkeit und das Verbrennungsverhalten von Bagasse, Stroh und Filterkuchen sowie die Nutzung der Vinasse mit den jeweils spezifischen Eigenschaften zu berücksichtigen.
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)
Das Projekt "Teilprojekt G" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) - Fachbereich 4.4 - Thermochemische Reststoffbehandlung und Wertstoffrückgewinnung durchgeführt. 1. Vorhabensziel: Herstellung eines schadstoffarmen und gut pflanzenverfügbaren Düngers aus den Reststoffen der Zuckerrohrverarbeitung. Verwertung der Verbrennungs- und Vergasungsrückstände der Bagasse und der sonstigen auf Zuckerrohrbasis anfallenden Biomassen (Stroh, Vinasse, Melasse). 2. Arbeitsplanung: Verbrennungs- und Vergasungsrückstände aus WP0, WP1 und WP2 sowie mechanisch und nasschemisch erzeugte Zwischenprodukte aus WP5 werden thermochemisch nachbehandelt mit dem Ziel Schmermetalle zu entfernen und Nährstoffe in eine pflanzenverfügbare Form z u überführen. Hierfür werden Batchversuche durchgeführt (Screening) sowie Versuche in kleintechnischen Drehrohröfen. Von erfolgversprechenden Zwischenprodukten werden größere Chargen hergestellt (50 kg). Aus den Zwischenprodukten (WP1, WP2, WP5) werden Düngemittel durch Granulation mit geeigneten weiteren Nährstoffträgern und Bindemitteln hergestellt. Für die Granulation kommen Eirich-Mischer R02 (5L) und R08 (75L) zum Einsatz. 3. Ergebnisverwertung: Die Verwertung der Rückstände aus der Zuckerrohrverarbeitung (insbesondere Bagasseaschen) ist ein wichtiges Ziel der brasilianischen Umwelt- und Agrarpolitik. Die Untersuchungen im geplanten Projekt sollen diesen Prozess unterstützen und dazu beitragen, dass zukünftig hochwertige Sekundärrohstoffdünger auf den Markt gelangen. Mit den entsprechenden Firmen und den Akteuren der Düngemittelindustrie und der Landwirtschaft wird während der Projektlaufzeit intensiv der Kontakt gehalten.
Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Sachsenmilch Leppersdorf GmbH durchgeführt. Das wesentliche Ziel des Projektes besteht in der Entwicklung, dem Aufbau und Betrieb einer Verfahrenskette zur Herstellung von Frischwasser aus den Schlempen der Bioethanolproduktion von Molkereien und der zusätzlichen Prozesseseffektivierung durch aus Biogas gewonnener Energie. Die Sachsenmilch Leppersdorf GmbH kann die, nach der alkoholischen Gärung, anfallenden Reststoffe (Schlempen) momentan innerbetrieblich nicht weiter verwerten und muss diese kostenintensiv entsorgen. Zur Effektivierung der Prozesskette soll die Schlempe einem biologischen Abbau unterzogen, mineralische Inhaltsstoffe (MAP) gezielt abgetrennt und das so gewonnene Frischwasser in die Milch-Produktion zurückgeführt werden. Das während der anaerob-Behandlung entstehende Biogas trägt außerdem positiv zum Schluss des internen Stoff- und Energiekreislaufs bei. Die Arbeiten während des Projektes werden in enger Abstimmung der drei Partner erfolgen. Die wks group trägt die Verantwortung für Planung, Dimensionierung und den Aufbau der einzelnen Systemkomponenten. Die Sachsenmilch Leppersdorf GmbH stellt das zur Aufbereitung benötigte Substrat bereit und wird im Laufe des Entwicklungsprozesses das Verfahren aus wirtschaftlicher und verfahrenstechnischer Sicht bewerten und beurteilen. Das Fraunhofer IKTS wird die verfahrenstechnische Umsetzung des Gesamtverfahrens, die anfallende Analytik der Prozessstrecke sowie die Anpassung und Integration der zu verwendenden keramischen Filtrationsmodule betreuen.
Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Bio-und Geowissenschaften (IBG), IBG-2: Pflanzenwissenschaften durchgeführt. Eine zukünftige Bioökonomie muss sich an den Kriterien der Nachhaltigkeit messen lassen. Im Zuge dieser Entwicklung ist es notwendig, dass der Nährstoffkreislauf möglichst regional geschlossen wird. Die Vorhaben des Kooperationsprojektes PURESBio zielen auf die Nutzung von organischen Reststoffen aus der Ethanol- und Zuckerproduktion (Presskuchen, Vinasse, Bagasse, Blattschnitt), sowie der Biogasproduktion (Gärreste). Übergeordnetes Ziel ist, praxisrelevante Erkenntnisse zur sinnvollen Nutzung der Reststoffe zu gewinnen, positive Effekte auf Pflanzenwachstum und Bodenfruchtbarkeit durch die Rückführung von Nährstoffen zu erzielen und langfristig die Nachhaltigkeit der Agrarproduktion zu sichern. Die Arbeitsziele gestalten sich dabei wie folgt: 1. Bewertung der pflanzlichen Reststoffe als Düngemittel und Bodenkonditionierer. 2. Untersuchung marginaler Böden zum Energiepflanzenanbau, Aufwertung dieser Böden durch die Einbringung der pflanzlichen Reststoffe zur weiteren landwirtschaftlichen Nutzung. 3. Untersuchung der Pflanzen-Boden-Wechselwirkungen bei unterschiedlichen Boden- und Düngekonditionen, Humusaufbau, Bodenfruchtbarkeit und Pflanzenverfügbarkeit der zugesetzten Nährstoffe aus pflanzlichen Reststoffe. 4. Einsatz von Phänotypisierungstechnik zur Analyse des Wurzel- und Rhizomwachstums. 5. Stoffliche Analysen der Pflanzenbiomassen und der verwendeten Böden hinsichtlich Nährstoffgehalt, -veränderung und -verfügbarkeit. 6. Begleitende Untersuchungen zu Minderung von Pflanzenschutzmaßnahmen durch die verwendeten pflanzlichen Reststoffe.
Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von wks Technik GmbH durchgeführt. Das wesentliche Ziel des Projektes besteht in der Entwicklung, dem Aufbau und Betrieb einer Verfahrenskette zur Herstellung von Frischwasser aus den Schlempen der Bioethanolproduktion von Molkereien und der zusätzlichen Prozesseseffektivierung durch aus Biogas gewonnener Energie. Die Sachsenmilch Leppersdorf GmbH kann die, nach der alkoholischen Gärung, anfallenden Reststoffe (Schlempen) momentan innerbetrieblich nicht weiter verwerten und muss diese kostenintensiv entsorgen. Zur Effektivierung der Prozesskette soll die Schlempe einem biologischen Abbau unterzogen, mineralische Inhaltsstoffe (MAP) gezielt abgetrennt und das so gewonnene Frischwasser in die Milch-Produktion zurückgeführt werden. Das während der anaerob-Behandlung entstehende Biogas trägt außerdem positiv zum Schluss des internen Stoff- und Energiekreislaufs bei. Die Arbeiten während des Projektes werden in enger Abstimmung der drei Partner erfolgen. Die wks group trägt die Verantwortung für Planung, Dimensionierung und den Aufbau der einzelnen Systemkomponenten. Die Sachsenmilch Leppersdorf GmbH stellt das zur Aufbereitung benötigte Substrat bereit und wird im Laufe des Entwicklungsprozesses das Verfahren aus wirtschaftlicher und verfahrenstechnischer Sicht bewerten und beurteilen. Das Fraunhofer IKTS wird die verfahrenstechnische Umsetzung des Gesamtverfahrens, die anfallende Analytik der Prozessstrecke sowie die Anpassung und Integration der zu verwendenden keramischen Filtrationsmodule betreuen.
Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e.V., Institut für Landschaftssystemanalyse durchgeführt. Das Projekt zielt auf die Nutzung von organischen Reststoffen aus der Ethanol- und Zuckerproduktion (Presskuchen, Vinasse, Bagasse), sowie der Biogasproduktion (Gärreste). Übergeordnetes Ziel ist, praxisrelevante Erkenntnisse zur sinnvollen Nutzung der Reststoffe zu gewinnen und positive Effekte auf Pflanzenwachstum und Bodenfruchtbarkeit durch die Rückführung von Nährstoffen zu erzielen. Der somit verringerte Bedarf für den Import von Düngemitteln erhöht langfristig die Nachhaltigkeit der Agrarproduktion. Die Arbeitsziele des ZALF gestalten sich dabei wie folgt: Bewertung der pflanzlichen Reststoffe als Düngemittel und Bodenkonditionierer auf Pflanzenwuchs, Biomasseertrag, Boden-kohlenstoff und -wasserhaushalt (AP6); Modellgestützte Analysen der Wasser- und Nährstoffdynamiken in mit Reststoffen beaufschlagten Böden und des Pflanzenwachstums (AP6); Erarbeitung standortangepasster, teilflächenspezifischer Düngungsempfehlungen mit pflanzlichen Reststoffen (AP7). Parametrisierung des Simulationsmodelles MONICA: Freiland-Inkubationsversuche (II/14 - III/16); Adsorptions-Desorptionsversuche (IV/14 - II/15); Arbeiten am Modell (III/15 - I/16); Parameterbestimmung (I/16 - II/16). Ableitung von Nutzungsempfehlungen: Szenarien-Analyse mit MONICA (III/16 - IV/16); Screening/Anpassung des Anbaumanagements und Managementzonen (I/16 - IV/16); Empfehlungskatalog (IV/16 - I/17); Berichtswesen, Tagungen, Publikationen (IV/14, IV/15, III/16, I/17).
Das Projekt "Teilvorhaben: TU Berlin" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Prozess- und Verfahrenstechnik, Fachgebiet Dynamik und Betrieb technischer Anlagen durchgeführt. Die Hauptziele dieses Vorhabens sind das Design und die Entwicklung eines Prozesses zur Herstellung von Ethylen aus Biogas basierend auf der oxidativen Kopplung von Methan (OCM). Hierbei werden wissenschaftliche, technische, ökologische und wirtschaftliche Aspekte untersucht, um einen bio-basierten OCM-Prozess (Bio-OCM) bezüglich seiner Umsetzbarkeit zu bewerten. Es wird eine neue Prozesskette zur Erzeugung grüner Chemikalien und Kunststoffe aus Schlempe aus der Zuckerrohrethanol-Produktion entwickelt. Schlempe kann in einer anaeroben Vergärung umgesetzt werden, wobei Biogas entsteht. Nach einer Vorbehandlung wird das methanreiche Biogas in dem OCM-Reaktor zu wertvollem Ethylen umgewandelt. Das Reaktorabgas wird anschließend gereinigt, um reines Ethylen als Hauptprodukt zu erhalten. Hierfür wird ein innovatives Druckwechseladsorptionsverfahren mit einem Zeolith als Adsorbens verwendet. Die aufgestellte Prozesskette wird anhand einer Ökobilanz bzw. Life Cycle Analysis bezüglich ihrer Nachhaltigkeit bewertet.
Das Projekt "Gewinnung von amylolytischen Enzymen aus Schlempe - ein Beitrag zur Senkung der Abwasserbelastung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Versuchs- und Lehranstalt für Spiritusfabrikation und Fermentationstechnologie in Berlin durchgeführt. Bei der Schlempetrocknung kommt es wiederholt zu Schwierigkeiten beim Eindicken des Duennsaftes in der Verdampferanlage. Es wird vorgeschlagen, nur den Dickstoffanteil zur Schlempetrocknung zu verwenden. Der Duennsaft besitzt einen schlechteren Futterwert und soll aufgrund seiner Inhaltsstoffe als Substrat bei der Submerszuechtung von Mikroorganismen zur Gewinnung anylolytischer Brennereienzyme eingesetzt werden.