Biomasse als erneuerbare Energiequelle

Biomasse ist eine wichtige erneuerbare Energiequelle, zu der pflanzliches und tierisches Material wie Holz aus Wäldern, Reststoffe aus land- und forstwirtschaftlichen Prozessen sowie organische industrielle, menschliche und tierische Abfälle gehören. Die in der Biomasse enthaltene Energie stammt ursprünglich von der Sonne. Durch die Photosynthese wird Kohlendioxid in der Luft in anderen kohlenstoffhaltigen Molekülen (z.B. Zucker, Stärke und Cellulose) in Pflanzen umgewandelt. Die chemische Energie, die in Pflanzen und Tieren (Tiere fressen Pflanzen oder andere Tiere) oder in deren Abfall gespeichert wird, wird als Biomasseenergie oder Bioenergie bezeichnet.

Was ist Biomasse?


Biomasse kommt aus einer Vielzahl von Quellen, darunter:

Holz aus Naturwäldern und Wäldern
Forstplantagen
Forstwirtschaftliche Rückstände
Landwirtschaftliche Reststoffe wie Stroh, Stauraum, Rohrmüll und grüne landwirtschaftliche Abfälle
Agroindustrielle Abfälle wie Zuckerrohrbagasse und Reisschale
Tierische Abfälle (Kuhmist, Geflügelstreu etc.)
Industrieabfälle, wie z.B. Schwarzlauge aus der Papierherstellung
Abwasser
Kommunale feste Abfälle (MSW)
Abfälle aus der Lebensmittelverarbeitung
Biomasse-Energieprojekte bieten große Geschäftsmöglichkeiten, Umweltvorteile und ländliche Entwicklung. Rohstoffe für das Biomasse-Energieprojekt können aus einer Vielzahl von Quellen bezogen werden, ohne die Lebens- und Futtermittelversorgung, die Wälder und die biologische Vielfalt in der Welt zu gefährden.

Unsere Biomasse-Ressourcen

Landwirtschaftliche Reststoffe


Unter Ernterückständen versteht man alle landwirtschaftlichen Abfälle wie Bagasse, Stroh, Stiel, Stiel, Blätter, Schale, Schale, Schale, Schale, Fruchtfleisch, Stoppeln usw. Große Mengen an Pflanzenrückständen werden jährlich weltweit produziert und sind stark unterausgelastet. Reis produziert in der Verarbeitungsanlage sowohl Stroh- als auch Reisschalen, die bequem und einfach in Energie umgewandelt werden können.

Bei der Maisernte verbleiben erhebliche Mengen an Biomasse in Form von Kolben auf den Feldern, die in Energie umgewandelt werden können. Die Zuckerrohrernte führt zu Ernterückständen auf den Feldern, während die Verarbeitung faserige Bagasse produziert, die beide gute Energiequellen sind. Bei der Ernte und Verarbeitung von Kokosnüssen entstehen Mengen an Schale und Ballaststoffen, die verwertet werden können.

Die derzeitige landwirtschaftliche Praxis besteht in der Regel darin, diese Rückstände wieder in den Boden zu pflügen, oder sie werden verbrannt, verwest gelassen oder von Rindern beweidet. Diese Rückstände können zu flüssigen Brennstoffen verarbeitet oder thermochemisch zu Strom und Wärme verarbeitet werden. Landwirtschaftliche Reststoffe zeichnen sich durch saisonale Verfügbarkeit aus und weisen Eigenschaften auf, die sich von anderen festen Brennstoffen wie Holz, Holzkohle und Holzbriketts unterscheiden. Die Hauptunterschiede sind der hohe Gehalt an flüchtigen Bestandteilen und die geringere Dichte und Brenndauer.

Tierische Abfälle


Es gibt eine breite Palette von tierischen Abfällen, die als Energiequelle für Biomasse genutzt werden können. Die häufigsten Quellen sind Tier- und Geflügelmist. In der Vergangenheit wurden diese Abfälle verwertet und als Düngemittel verkauft oder einfach auf landwirtschaftliche Flächen ausgebracht, aber die Einführung strengerer Umweltkontrollen bei Gerüchen und Wasserverschmutzung erfordert nun eine Art Abfallwirtschaft, die weitere Anreize für die Umwandlung von Abfällen in Energie bietet.

Die attraktivste Methode zur Umwandlung dieser organischen Abfallstoffe in eine nutzbare Form ist die anaerobe Vergärung, die Biogas liefert, das als Brennstoff für Verbrennungsmotoren, zur Stromerzeugung aus kleinen Gasturbinen, die direkt zum Kochen verbrannt werden, oder zur Raum- und Warmwasserbereitung verwendet werden kann.

Forstwirtschaftliche Rückstände


Forstliche Rückstände entstehen durch Maßnahmen wie die Ausdünnung von Plantagen, die Rodung von Holzwegen, die Gewinnung von Stammholz für Zellstoff und Holz und den natürlichen Abrieb. Die Ernte kann als Ausdünnung in jungen Beständen oder als Schnitt in älteren Beständen für Holz oder Zellstoff erfolgen, was auch Spitzen und Äste ergibt, die für Biomasseenergie nutzbar sind. Bei der Ernte werden in der Regel nur 25 bis 50 Prozent des Volumens entfernt, so dass die Rückstände als Biomasse zur Energiegewinnung zur Verfügung stehen.

Durch Insekten, Krankheiten oder Feuer geschädigte Bestände sind weitere Biomassequellen. Forstreste haben in der Regel eine geringe Dichte und Brennstoffwerte, die die Transportkosten hoch halten, und so ist es wirtschaftlich, die Biomassedichte im Wald selbst zu reduzieren.

Holzabfälle


Die holzverarbeitende Industrie umfasst vor allem Sägewerke, Sperrholz, Holzplatten, Möbel, Bauelemente, Fußböden, Spanplatten, Formteile, Verbindungselemente und das Handwerk. Holzabfälle werden in der Regel in den Verarbeitungsbetrieben, z.B. Sperrholzfabriken und Sägewerke, konzentriert. Die Menge der in der holzverarbeitenden Industrie anfallenden Abfälle variiert von Branche zu Branche, je nach Form des Rohmaterials und des Endprodukts.

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Im Allgemeinen sind die Abfälle aus der Holzindustrie wie Sägefräsen und Sperrholz, Furnier und andere Sägemehl, Verschnitt, Verkleidungen und Späne. Sägemehl entsteht beim Schneiden, Schlichten, Nachsägearbeiten, Kanten, während Verkleidungen und Späne die Folge des Beschneidens und Glättens von Holz sind. Im Allgemeinen führt die Verarbeitung von 1.000 kg Holz in der Möbelindustrie zu einer Abfallerzeugung von fast der Hälfte (45 %), d.h. 450 kg Holz. Auch bei der Verarbeitung von 1.000 kg Holz im Sägewerk beträgt der Abfall mehr als die Hälfte (52 %), also 520 kg Holz.

Industrieabfälle


Die Lebensmittelindustrie produziert eine Vielzahl von Rückständen und Nebenprodukten, die als Energieträger für Biomasse genutzt werden können. Diese Abfälle stammen aus allen Bereichen der Lebensmittelindustrie, von der Fleischproduktion bis hin zu Süßwaren, die Abfälle produzieren, die als Energiequelle genutzt werden können.

Zu den festen Abfällen gehören Schalen und Abfälle aus Obst und Gemüse, Lebensmittel, die nicht den Qualitätskontrollstandards entsprechen, Zellstoff und Fasern aus der Zucker- und Stärkegewinnung, Filterschlämme und Kaffeesatz. Diese Abfälle werden in der Regel auf Deponien entsorgt.

Flüssige Abfälle entstehen durch das Waschen von Fleisch, Obst und Gemüse, das Blanchieren von Obst und Gemüse, das Vorkochen von Fleisch, Geflügel und Fisch, die Reinigung und Verarbeitung sowie die Weinherstellung.

Diese Abwässer enthalten Zucker, Stärke und andere gelöste und feste organische Stoffe. Es besteht das Potenzial, dass diese Industrieabfälle anaerob zur Erzeugung von Biogas oder zur Herstellung von Ethanol vergoren werden, und es gibt bereits mehrere kommerzielle Beispiele für die Umwandlung von Abfällen in Energie.

Die Zellstoff- und Papierindustrie gilt als eine der umweltschädlichsten Industrien und verbraucht in verschiedenen Einheiten viel Energie und Wasser. Das von dieser Industrie eingeleitete Abwasser ist sehr heterogen, da es Verbindungen aus Holz oder anderen Rohstoffen, verarbeitete Chemikalien sowie Verbindungen enthält, die bei der Verarbeitung entstehen. Schwarzlauge kann mit der anaeroben UASB-Technologie sinnvoll für die Biogasproduktion eingesetzt werden.

Kommunale feste Abfälle und Abwässer


Jährlich werden Millionen Tonnen Haushaltsabfälle gesammelt, der überwiegende Teil davon auf offenen Feldern. Die Biomasse-Ressource in KVA umfasst die Kotflügel, Papier und Kunststoff und macht im Durchschnitt 80% der gesamten KVA aus. Siedlungsabfälle können durch direkte Verbrennung oder durch natürliche anaerobe Vergärung in der technischen Deponie in Energie umgewandelt werden.

Auf den Deponien wird das durch die natürliche Zersetzung von MBA (ca. 50% Methan und 50% Kohlendioxid) entstehende Gas, das als Deponiegas oder LFG bezeichnet wird, aus dem gelagerten Material gesammelt, gewaschen und gereinigt, bevor es in Verbrennungsmotoren oder Gasturbinen zur Erzeugung von Wärme und Strom eingeleitet wird. Der organische Anteil von KVA kann in einem Hochleistungsfermenter anaerob stabilisiert werden, um Biogas für die Strom- oder Dampferzeugung zu gewinnen.

Abwasser ist eine Energiequelle für Biomasse, die den anderen tierischen Abfällen sehr ähnlich ist. Aus dem Abwasser kann durch anaerobe Vergärung Energie gewonnen werden, um Biogas zu erzeugen. Der verbleibende Klärschlamm kann verbrannt oder einer Pyrolyse unterzogen werden, um mehr Biogas zu produzieren.

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