Synthesegas aus Kunststoffabfällen

Bisher bereiten manche Kunststoffe wie etwa PVC Probleme bei der Abfallbehandlung, berichtet der BINE-Informationsdienst des FIZ Karlsruhe. Sie bieten zwar einen hohen Heizwert, aber beim Verbrennen entstünden gesundheitsgefährdende Verbindungen, die in die Umwelt gelangen können. Vor diesem Hintergrund hat die Ecoloop GmbH mit Sitz in Duisburg ein gleichnamiges Verfahren entwickelt, bei dem ein neuartiger Gegenstromvergaser den energieintensiven Prozessen vorgeschaltet wird. Dadurch ließen sich kohlenstoffreiche Materialien in gereinigtes Synthesegas umwandeln. Rauchgasemissionen würden dabei nicht auftreten.

Das Eingangsmaterial wird dafür mit Kalk gemischt, bevor es in die heißen Reaktorzonen gelangt, berichtet BINE. Anschließend werde das Material in einem Schüttgutwanderbett aus Kalk und Ersatzbrennstoffen durch die eigene Schwerkraft von oben nach unten transportiert. Damit erübrigten sich anfällige Klappensysteme und die Temperaturverteilung in den unterschiedlichen Prozesszonen sei ausgewogen.

Nach der Vergasung in der oberen Pyrolysezone wandert der übrige Pyrolysekoks in die Brennzone und liefert wiederum Energie für den Prozess. In der Kühlzone wird der Kalk durch die Vergasungsmittel Luft und Wasser heruntergekühlt, während die aufgeheizten Vergasungsmittel zur Energieeffizienz des Prozesses beitragen. Synthesegas wird am oberen Reaktorkopf abgesaugt, wobei Schadstoffe an den Feinkalk gebunden werden. Anschließend werden die Schadstoffe mit Feinkalk und Asche ausgesiebt. Das Grobkalk wird in den Prozess zurückgeführt.

Kalk spielt entscheidende Rolle

Der Kalk dient also sowohl als Transportmedium für die Brennstoffe und ist Stützgerüst innerhalb des Schüttgutwanderbettes. Die katalytische Wirkung steigere die prozessbedingte Entstehung von Syngas, heißt es im BINE-Bericht. Außerdem absorbiere der Kalk Chlor, verhindere die Bildung von Dioxinen und Furanen und unterbinde so die Entstehung gefährlicher Rauchgase bei der späteren Synthesegas-Nutzung.

Im Bereich von 400 bis 800 °Celcius unterstützt der Kalk in Anwesenheit von Wasserdampf als Katalysator die Reformierung von langkettigen Polymeren und polyzyklischen Derivaten. Dadurch werde die Bildung unerwünschter öl- und teerhaltiger Spaltprodukte erheblich reduziert. Saure Schadstoffe wie Chlorwasserstoff- oder Schwefelverbindungen würden an den Kalk gebunden und mit der Asche nach Rückgewinnung ihrer Wärme als Feingut aus dem Grobkalk abgetrennt. Dadurch könne der Kalk anschließend erneut als Teil des Schüttgutwanderbetts verwendet werden.

Flexibles Anlagenkonzept

Potenzielle Einsatzstoffe sind nach Angaben von Ecoloop Sortierreste aus dem gelben Sack, Schredderschwer- und -leichtfraktion und Kunststoffverbundstoffe. Darüber hinaus könnten auch kontaminierte Abfallhölzer, sonstige Biomassen, Dachpappen, Braunkohle und Salzkohle eingesetzt werden. Weitere denkbare Einsatzmaterialien seien Ölschiefer, Teerseen, kontaminierte Böden, bitumenhaltige Abfälle sowie Klärschlämme.

Laut Ecoloop ist das Anlagenkonzept flexibel und lässt sich sowohl in der Industrie und Abfallverwertung einsetzen. Ecoloop sieht sein Verfahren vor allem als sinnvolle Ergänzung für Müllverbrennungsanlagen, um insbesondere chlor-und schadstoffhaltige Abfallströme nicht im Gesamtmüllmix zu verbrennen, sondern stofflich in Synthesegas umzuwandeln. Synthesegas lässt sich stofflich zur Herstellung chemischer Grundprodukte oder in Motoren nutzen sowie als Brennstoff für Industrieprozesse einsetzen.

Erste Anlage bewährt sich

Eine erste großtechnische Anlage wurde 2013 im Harz errichtet. Sie ist darauf ausgelegt, bis zu 50.000 Tonnen Altkunststoffe pro Jahr zu verwerten. Dafür sind etwa 3.000 bis 4.000 Tonnen Grobkalk pro Jahr notwendig. Als Reststoffe verbleiben etwa 8.000 bis 12.000 Tonnen Feingut. Dieses Gemisch aus feinem Kalk, Asche und Schadstoffen muss deponiert werden.

Die Anlage ist für eine thermische Nennleistung von 32 Megawatt ausgelegt. Sie kann als Gegenstromvergaser einen thermischen Wirkungsgrad von über 80 Prozent bei einem Fremdstrombedarf von etwa einem Megawatt erreichen.

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