Klärschlamm rein – Brennstoff raus

Das vom Fraunhofer-Insitut Umsicht entwickelte Biobatterie-Verfahren verlässt das Laborstadium. Wie das Unternehmen Susteen Technologies mitteilt, will der Zweckverband Müllverwertung Schwandorf (ZMS) eine Anlage mit dieser Technologie errichten und über 34 Monate testen. Der Freistaat Bayern fördert das Projekt mit knapp zwei Millionen Euro.

Geplant ist, mit der Anlage täglich bis zu sieben Tonnen getrocknete Klärschlämme zu verwerten und in speicherfähiges Synthesegas, motorfähiges Bioöl und phosphatreiche Biokohle umzuwandeln, erklärt Susteen gegenüber 320°. Gas und Öl sollen innerhalb des Projekts in einem Dual-Fuel-Blockheizkraftwerk mit bis zu 240 Kilowatt elektrischer Leistung in Strom und Wärme umgesetzt werden. Dazu werde das Blockheizkraftwerk am Schwandorfer Standort angepasst.

„Heutzutage wird Klärschlamm zwar teilweise thermisch verwertet und über Dampfturbinen in Strom umgewandelt“, sagt Thorsten Hornung, Geschäftsführer von Susteen, „herkömmliche Verbrennungsanlagen können aber nicht flexibel auf den aktuellen Strombedarf reagieren und erreichen in der Regel geringere Wirkungsgrade.“ Hier sei das TCR^®-Verfahren klar im Vorteil.

Drei Produkte: Gas, Öl und Koks

Das sogenannte TCR^®, kurz für thermo-katalytischen Reforming, ist der Schlüssel des Biobatterie-Verfahrens. Damit könnten unterschiedliche organische Einsatzstoffe effizient in qualitativ hochwertige Produkte umgesetzt werden, die „ähnliche Anwendungsmöglichkeiten wie fossile Rohstoffe bieten“, erklärt Hornung. Im Labormaßstab wurden neben Klärschlämmen bereits Gärreste aus Biogasanlagen, Schlämme aus der Papierproduktion sowie Pferde- und Hühnermist aufbereitet.

Bei dem Prozess werden getrocknete, biogene Reststoffe (Trockenanteil zwischen 70 bis 90 Prozent) zunächst in einem speziellen Reaktor unter Sauerstoffabschluss auf bis zu 450 Grad Celsius erhitzt. Dabei wird das Material zu Biokohle karbonisiert, es entstehen flüchtige organische Bestandteile. In einem zweiten Schritt wird die Biokohle auf 600 bis 750 Grad Celsius erhitzt und wieder in Kontakt mit den flüchtigen Verbindungen gebracht. Dadurch werden die langkettigen organischen Bestandteilen katalytisch in Gase und Öle zerlegt.

Zu guter Letzt wird Wasser und Öl kondensiert und das Synthesegas von Aerosolen und Stäuben gereinigt. Auf diese Weise werden die Kohlenstoffe aus dem zugeführten organischen Material umgebaut. Am Ende resultieren drei Produkte: Synthesegas mit mehr als 50 Volumenprozent Wasserstoff (je nach Prozessführung), Bioöl und Biokohle mit hohem Heizwert.

„Unser erstes Ziel ist es, einen nachhaltigeren und effizienteren Weg zur Umsetzung in Strom, Wärme und gegebenenfalls Kälte anzubieten“, so Hornung. Mittelfristig sollen die Rohstoffe aber einer höherwertigen stofflichen Verwertung zugeführt werden. Demnach habe das Fraunhofer-Institut Umsicht bereits gezeigt, dass Produktöle aus Klärschlamm mit üblichen Raffinerieverfahren in einen normgerechten Straßenkraftstoff veredelt werden könnten.

Wirtschaftlich sinnvolle Lösung angedacht

Die Entsorgungsbranche könnte daher in den kommenden zweieinhalb Jahren interessiert nach Schwandorf blicken. Vor allem für Abwasseraufbereitungsbetriebe, kommunale Entsorger und landwirtschaftliche Betriebe kommt die Biobatterie laut Hornung infrage. Überzeugen könnte das Verfahren auch, weil die Technik containerisiert geliefert wird.

„Der Anschluss am Standort ist sehr einfach. Wenn ein bereits getrockneter, stückiger Einsatzstoff vorliegt, kann der weitere Aufwand begrenzt sein“, erklärt Hornung. Gleichwohl „brauchen viele Einsatzstoffe zusätzliche Aufbereitungsschritte und dann ist der Aufwand zur Standortentwicklung doch deutlich größer.“ Wie es mit den Investitionskosten steht, kann der Susteen-Geschäftsführer noch nicht genau sagen. Aber es sei geplant, mit einer „wirtschaftlich sinnvollen Lösung für circa 4.000 Tonnen getrockneten Reststoff pro Jahr“ in den Markt zu starten.

Susteen Technologies ist ein Spin-Off des Fraunhofer-Instituts Umsicht in Sulzbach-Rosenberg, wurde 2014 mit Beteiligung von Fraunhofer gegründet und entwickelt die Technologie zur Marktreife. Verantwortlich zeichnen Andreas Hornung, Professor und Institutsteilleiter am Umsicht, und Thorsten Hornung als Geschäftsführer. Eine containerisierte Pilotanlage für bis zu zwei Tonnen Input steht aktuell in Sulzbach-Rosenberg, eine weitere wurde jüngst zu einem Kooperationspartner in England geliefert.