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Konzept (Flyer)

 Nach 5,5 Jahren wurde
 das Projekt zum
 31.12.2014
 erfolgreich
 abgeschlossen.



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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.

Konzept (Schema: Svart, ATB)


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.

Aufstromreaktor (Foto: Mumme, ATB)
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 zu 380 L/kgoTS für Mais bzw. 200 L für Weizenstroh.



Die Vorteile des Aufstromverfahrens im Einzelnen:
- geeignet für sehr strukturreiche Roh- und Reststoffe
- hoher Durchsatz bei vermindertem Energiebedarf
- hohe Produktivität und Prozessstabilität
- einfache Ausschleusung von hemmendem Ammonium
- einfache und präzise Steuerung








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

Biokohle (Foto: Surup, ATB)
a) welche Eigenschaften von Kohle für bestimmte Effekte im Boden verantwortlich sind,
b) wie diese Eigenschaften in der Herstellung gezielt optimiert werden können und
c) 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.

Video: Biokohleherstellung

Download: Biokohleherstellung.mp4 (ca. 52MB)
Download: Biokohleherstellung.ogv (ca. 41MB)


Video: Biokohleinterview

Download: Biokohleinterview.mp4 (ca. 106MB)
Download: Biokohleinterview.ogv (ca. 26MB)



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 spielte.

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“).

Topfversuche
(Foto: Pielert, TU Berlin)
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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