Thermochemische Stoffwandlung

Stoffwandlung durch Verbrennung (Bild: pixabay)

Die Arbeitsgruppe „Thermo-Chemische Stoffwandlung“ beschäftigt sich mit der stofflichen und energetischen Verwertung von Rest- und Abfallstoffen durch Hochtemperaturverfahren bzw. Hochtemperaturprozessketten. Die Grundbausteine für Hochtemperaturprozessketten sind die Verbrennung, Vergasung, Pyrolyse, hydrothermale Karbonisierung und die Torrefizierung.

Mit diesen Prozessketten sollen Stoffkreisläufe für die regenerative Energie- und Rohstoffbereitstellung aus biogenen Rest- und Abfallstoffen sowie für die Rückgewinnung von werthaltigen Werkstoffen aus o.g. Stoffen bei gleichzeitiger Energiegewinnung geschlossen werden.

Thermochemische Stoffwandlung zur regenerativen Energie-und Rohstoffbereitstellung

Hierunter fällt die stoffliche und energetische Verwertung von sogenannten Restbiomassen, für die es bislang aus technischen und/oder ökonomischen Gründen keine Verwertungswege gibt. Beispielhaft seien Erntenebenprodukte, Gärreste, Pferdemist, Stroh, Klärschlamm und Laub genannt.

Mit den Prozessbausteinen Verbrennung und Vergasung kann unmittelbar Wärme und Strom erzeugt werden. Bedingt durch die unterschiedlichen chemischen, physikalischen und kalorischen Eigenschaften müssen für die energetische und / oder stoffliche Verwertung von biogenen Reststoffen individuelle Prozessketten entwickelt werden. Beispiele dafür sind:

• Feuchte biogene Reststoffe, die nicht direkt thermisch verwertet werden können und deren Trockung sehr engergieintensiv sind, können alternativ z.B. in der hydrothermalen Karbonisierung oder durch Torrefizierung zu Biokohlen für die Energiegewinnung durch Verbrennung oder Vergasung eingesetzt werden.
• Trockene biogene Rest- und Abfallstoffe könnten zwar unmittelbar durch Verbrennung/Vergasung für die thermische Nutzung verwendet werden, jedoch beinhalten die mineralischen Bestandteile hohe Anteile an Chlor, Kalium, Natrium, etc., die den Ascheerweichungspunkt herabsetzen und damit einer energetische Nutzung entgegenstehen. 

Die verfahrenstechnischen Grundbausteine Vergasung und Pyrolyse erzeugen Karbonisate und Synthesegase sowie Syntheseöl. Diese Stoffe können als Sekundärrohstoffe für z.B. die Herstellung von chemischen und petrochemischen Produkten, Wasserstoff für die Mobilität, etc. verwendet werden.

Im Rahmen der Arbeitsgruppe werden neue Prozessketten entwickelt, die eine Verwertung möglichst vieler, unterschiedlicher, biogener Rest- und Abfallstoffe zur energetischen und stofflichen Nutzung ermöglichen. Die daraus entstandenen Produkte dienen anschließend zur Substitution fossiler Energieträger.

Hochtemperaturprozesse zur Rückgewinnung von werthaltigen Werkstoffen

Eine Vielzahl der täglich verwendeten Gütern besteht aus Verbundstoffen, Beispiele hierfür sind Getränkeverpackungen, Wärmedämmverbundsysteme, kohlefaser-/glasfaserverstärkte Kunststoffbauteile, Altreifen, etc.. Diesbezüglich besteht der Anspruch, diese bzw. deren Komponenten in Kreisläufen erneut zu verwenden.

Am :metabolon Institute beschäftigt sich die Arbeitsgruppe „Thermochemische Stoffwandlung“ mit dem Aufschluss von Verbundstoffen, um zum einen Wert- bzw. Werkstoffe für die weitere Nutzung zurückzugewinnen und zum anderen die organischen Komponenten energetisch oder auch stofflich nutzen zu können. Die entsprechenden halbtechnischenVersuchsanlagen hierzu befinden sich aktuell im Bau.