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AVA-CO2 Schweiz AG
LAV Fachtagung
„Planung und Vision – Klärschlammverwertung ab 2015“
LAV
Landwirtschaftliches Verarbeitungszentrum Markranstädt GmbH
Markranstädt 15.05.2014
15. Mai 2014, LAV Fachtagung „Planung und Vision – Klärschlammverwertung ab 2015“, Markranstedt
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Veröffentlichung 27.11.2013
Deutschlands Zukunft gestalten Koalitionsvertrag zwischen CDU, CSU und SPD 18. Legislaturperiode Seite 120: Gewässer- und Meeresschutz Der Schutz der Gewässer vor Nährstoffeinträgen sowie Schadstoffen soll verstärkt und rechtlich so gestaltet werden, dass Fehlentwicklungen korrigiert werden. Wir werden die Klärschlammausbringung zu Düngezwecken beenden und Phosphor und andere Nährstoffe zurückgewinnen. Die bundeseinheitliche Regelung des Umgangs mit wassergefährdenden Stoffen wird zügig umgesetzt. Wir werden eine Novelle des Bergrechts unter dem Aspekt des Gewässerschutzes und die Grundlagen für eine unterirdische Raumplanung anstreben.
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EUWID Ausgabe 16. 2014
Phosphorrückgewinnung nicht in Abwasserverordnung sondern in eigener Verordnung Das Bundeskabinett hat in der vergangenen Woche die Verordnung zur Änderung der Abwasserverordnung, des Abwasserabgabegesetztes und der Rohrfernleitungsverordnung beschlossen. Laut Bundesumweltministerium enthält die novellierte Verordnung keine Vorgabe zur Phosphorrückgewinnung.
Phosphor muss also nicht bereits in der Kläranlage zurückgewonnen werden. Phosphorrückgewinnung wird in einer eigenen Verordnung aufgegriffen, die sich bereits in Vorbereitung befindet, so das Ministerium. Dr. Helge Wendenburg, Ministerialdirektor, Leiter der Abteilung Wasserwirtschaft und Ressourcenschutz, machte auf der IFAT 2014 in München deutlich, dass die Phosphor-Rückgewinnung bereits 2015 in der Klärschlamm- und/oder Phosphorverordnung gesetzlich vorgeschrieben wird.
15. Mai 2014, LAV Fachtagung „Planung und Vision – Klärschlammverwertung ab 2015“, Markranstedt
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BEDARFSSITUATION
These: Bedarf es nachhaltige thermische Kapazitäten? Wie sind die idealen Voraussetzungen dafür?
• Zeitnahe Realisierung der Kapazitäten (Kurze Genehmigungszeiträume)
• Dezentrale hocheffiziente Verarbeitung/Entwässerung (Zur Vermeidung von
langen Transportwegen)
• Bevölkerungsakzeptanz (Niedrigste Umweltbelastung)
• Nachhaltigkeitsprinzip (Nutzung von thermischer Energie)
• Phosphorrückgewinnung optional möglich
• Optimierung bestehender Kapazitäten
• Wirtschaftlich
Kann HTC hier einen Beitrag liefern?
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AVA-CO2 Schweiz AG (100 %)
Verwaltungsrat: P. Achermann / J. Vyskocil B. Anderer / O. Willimann Firmennummer: CH-170.3.033.888-9 Gründungsdatum: 28.10.2009 Aktienkapital: CHF 1, 5 Mio
AVA-CO2 Forschung GmbH (100 %)
Forschung + Entwicklung
Geschäftsführer: S. Kusche Firmennummer: HRB 709170 Gründungsdatum: 20.04.2010
SCHWEIZ DEUTSCHLAND
FIRMENSTRUKTUR DER AVA-GRUPPE
AVA Biochem BSL AG (50 %)
Produktion + Vertrieb von Biochemikalien
Verwaltungsrat: P. Achermann / J. Vyskocil Firmennummer: CH-280.3.015.361-6 Gründungsdatum: 22.12.2011 Aktienkapital: CHF 0,1 Mio
AVA Energy Baden- Württemberg GmbH
(100 %)
Betriebsgesellschaft HTC-Anlagen Geschäftsführer: R. König Firmennummer: HRB 713421 Gründungsdatum: 20.12.2011
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EINE KURZE GESCHICHTE DER HTC
Nobelpreis Bergius
1931
2. Ölkrise
1979
Kyoto-
Protokoll
1997
Gründung AVA-CO2 Kooperation KIT
2009
HTC-0 100+ Biomassen
2010
Patentanmeldung Prozesswasser ZHAW/BAFU
Studie I
2011
1‘000 Betriebsstunden EU-Projekt X-Gate
Besuch Bundesumwelt-
Minister HTC-1
2012
HTC-Studie Senat Berlin ZHAW/BAFU
Studie II
2013
1931 Zukunft
Phosphorabscheidung Genehmigungsplanung
Eschbach
2014
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NATÜRLICHER PROZESS UND DIE PRODUKTE
Der Prozess ist der Entstehung von Kohle sehr ähnlich und funktioniert im Prinzip wie ein Dampfkochtopf. HTC ist also eine Art «Schnell-Verkohlung» bei welcher unter Druck und Hitze, das Wasser aus den Kohlehydraten der Biomasse abgespaltet wird. Übrig bleibt nur Biokohle und Wasser. Die hydrothermale Carbonisierung kann unterschiedlichste Arten von Biomassen innerhalb weniger Stunden in eine hochwertige, CO2-neutrale Biokohle mit bis zu 30 Giga Joule pro Tonne Energiegehalt umwandeln. (Braunkohlestaub hat ca. 20 GJ/t) Alternativ kann mit dem HTC-Verfahren auch Biochar erzeugt werden. Ein humus-ähnliches Produkt, das zur landwirtschaftlichen Bodenverbesserung und zur CO2-Speicherung eingesetzt wird. Biogene Abfallstoffe werden effizient verwertet und auch in Biokohle umgewandelt. Das Endprodukt ist zudem steril, da Bakterien und andere unerwünschte Substanzen (z.B. Hormone, etc.) im HTC-Prozess eliminiert werden.
Natürlicher Prozess Biokohle Biochar Abfall- verwertung
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HYDROTHERMALE CARBONISIERUNG (HTC) IN 10 SEKUNDEN
Biokohle ist gespeicherte Sonnenenergie! Wozu die Natur Jahrmillionen brauchte, das schafft AVA-CO2 innerhalb von wenigen Stunden; die Herstellung von Kohle – CO2-neutraler Biokohle mit einem Energiegehalt von Steinkohle um genau zu sein. Das Dampfkochtopf-Prinzip Der clevere Prozess der hydrothermalen Carbonisierung (HTC), welchen wir nutzen, gleicht dem Prinzip des Dampfkochtopfs. Bei 230 Grad Celsius und 20 bar Druck werden unterschiedlichste Arten von Biomassen in 2-4 Stunden zu Biokohle umgewandelt. Übrig bleibt am Ende eine hochwertige, speicherbare Biokohle sowie düngemittelfähiges Prozesswasser – sonst nichts. Als weltweit erstes Unternehmen hat AVA-CO2 die hydrothermalen Carbonisierung im Jahr 2010 im industriellen Massstab umgesetzt.
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ENTSORGUNG MIT HTC
HTC ist bestens geeignet um unterschiedlichen Abfallströme in Energie umzuwandeln Abfallströme wie Klärschlamm, Biotonne oder auch Windeln stellen ein beträchtliches Potenzial dar und sind für die Verarbeitung mit HTC geeignet. Dank der anfallenden Entsorgungsgebühren für diese Biomassen lassen sich ausgezeichnete Renditen erwirtschaften. • Kommunale Klärschlämme • Ausgewählte Industrielle Schlämme • Biotonne • Organische Abfälle aus Schlachthäusern
• Windeln
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1 Biomasse Aufbereitung 9 Dampfrecycling
2 Biomasse Eintrag 10 Wärmerückgewinnung
3 Mixingtank 11 Produkt- & Wasserseparierung
4 Dampfgenerator 12 Trocknung
5 Transfer und Dampfeinspeisung 13 Kohlekonfektionierung
6 HTC Reaktoren 14 AVA cleancoal Logistik
7 Kohleschlamm Ablass 15 Prozesswasser Vorbehandlung
8 Dampfdruckentspannung 16 Prozesswasser Endbehandlung
HTC Verfahrensprinzip
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HTC-0 IN KARLSRUHE
Pilotanlage K3-335 Industrieanlage HTC-0
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HTC-1 IN RELZOW
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Referenzen
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Referenzen
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BESTE INDUSTRIELLE UMSETZUNG
AVA-CO2 hat einen proprietären und innovativen Multi-Batch Prozess für die HTC entwickelt. Die Multi-Batch-Prozessführung vereint die Vorteile des Batch Prozesses mit den Vorteilen einer kontinuierlichen Prozessgestaltung. Beste Entwässerung auf bis zu 75% TR (Mechanisch) Netto-Energie-Effizienz von über 70% Kohlenstoff-Effizienz von über 90% Vollkarbonisierung mit Brennwerten aus Klärschlamm von bis zu 21 GJ/t (90%TR Mahltrocknung) Rückführung des Prozesswasser in die Biokohle-Produktion Vollständige Aufbereitung des Prozesswassers unter Einhaltung der Einleitsatzungen
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SIMPLE ENERGIEBILANZ
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Wirtschaftlichkeit
Wirtschaftlichkeitsbetrachtung Grundvoraussetzung: • AVA-CO2 finanziert und betreibt die Anlage • HTC-Anlage zur vollständigen Verarbeitung von ca. 80.000 Tonnen MEKS Klärschlamm (TR
25 %, Klärschlamm im Sinne der Klärschlammverordnung). • Die Werte werden standortabhängig variieren:
• Investitionskosten: 8 bis 12 Mio. Euro • Jährliche Betriebskosten: 2,8 bis 3,8 Mio. Euro (ca. 50% Dampfenergie) • Amortisationsdauer/ Pay-off-Periode: 5 bis 8 Jahre • Entsorgungsgebühr frei HTC-Anlag: 45 bis 55 Euro/Tonne MEKS 25 % • Phosphorabscheidung noch nicht berücksichtigt • Klärschlamm Kohle wird auf BKS 75%TR abgegeben • Vollständige Verarbeitung des Prozesswassers
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AVA-CO2 Vermarktung der AVA cleancoal
Biogene Brennstoffe, die das Abfallende nicht erreicht haben und die eine signifikante Belastung mit z.B. Schwermetallen aufweisen, werden als Energieträger Entsorgungsanlagen zugeführt.
Entsorgungsanlagen
Abnehmer sind hier Asphaltwerke, Zementwerke, Steinkohlekraftwerke, und Braunkohlekraftwerke, deren Feuerungsanlage mit der AVA cleancoal kompatible sind
Grossfeuerungsanlagen
Spezielle Staubbrenner
Stahlwerke
CO2-neutrale Kraftwerke
Bedingt durch die speziellen Eigenschaften der AVA cleancoal sind nach aktuellen Erkenntnissen Staubbrenner besonders geeignet. Dieser Brennertyp wird in vielen Segmenten der Industrie eingesetzt.
AVA cleancoal hat sich in Stahlwerken als besonders geeignet erwiesen, da es im Elektrolichtbogenofen die Reaktionszeit deutlich verkürzt. Auch ist ein spezieller Designerpellet einsetzbar.
Viele regionale Energieversorger setzen freiwillig auf erneuerbare Energie. Hochwertige alternative Brennstoffe erfahren damit eine Aufwertung.
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PROZESSWASSER
Im HTC-Prozess führen chemischen Reaktionsketten wie Kondensation und Polymerisation zu einer Ausfällung von HTC-Kohle aus den gelösten Verbindungen. Im verbleibenden Prozesswasser sind je nach Ausgangssubstrat unterschiedliche Konzentrationen von gelösten organischen Komponenten (DOC und sogenannten „Dead End“ Verbindungen inkl. refraktäre Kohlenstoffverbindungen), gelösten anorganischen Salzen und Stichstoffverbindungen aus der Organik. Das patentierte Prozesswasser Aufbereitungskonzept der AVA-CO2 beinhaltet: 1. Membranfiltration: Abtrennung der DOC-Verbindungen von den Dead-Ends
(Essigsäure & Äquivalente) und Rückführung sämtlicher Stoffe in den HTC-Prozess. 2. UO und MBR: Konzentration und Eliminierung der Dead-Ends durch (an)aerobe
Fermentation (Rückführung des Faulschlamms in die HTC). 3. Ionentauscher/Stripping: Abtrennung des Stickstoffs zur Gewinnung von Dünger . 4. Einleitung des vorgereinigten Abwassers in die Kanalisation (Einleitfähig, KA aber
als Polizeifilter)
Der Vorreinigungsgrad ist abhängig von Kläranlage
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BEDARFSSITUATION
These: Bedarf es nachhaltige thermische Kapazitäten? Wie sind die idealen Voraussetzungen dafür? • Zeitnahe Realisierung der Kapazitäten (Kurze Genehmigungszeiträume)
• Bisherige Erfahrung ca. 1 Jahr • Dezentrale hocheffiziente Verarbeitung/Entwässerung
• Hocheffiziente Entwässerung aber keine Dezentrale Verarbeitung • Bevölkerungsakzeptanz (Niedrigste Umweltbelastung)
• Bisher sehr positive Erfahrung • Nachhaltigkeitsprinzip (Nutzung von thermischer Energie)
• Einsatz der Kohle spart fossile Energieträger ein • Phosphorrückgewinnung optional möglich
• Noch nicht öffentlich bewiesen, optional aber möglich • Optimierung bestehender Kapazitäten
• Brennstoff auch an Mono/Mittverbrennungseinrichtungen beliebt • Wirtschaftlich für:
• Attraktives Modell direkt für Kommunen • Entsorgungsfachbetriebe im Zusammenhang mit Phosphor Rückgewinnung
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UNSERE FORSCHUNGSPROJEKTE
AVA-CO2 ist an mehreren internationalen Forschungsprojekten beteiligt. Dabei sind insbesondere X-GATE und BioBoost zu erwähnen. X-GATE AVA-CO2 leitet das EU-Projekt X-GATE mit 6 internationalen Partnern aus Forschung und Industrie. Das Projekt hat das Ziel effiziente Technologien für die Vergasung von Biomasse und/oder Biokohle zu entwickeln und marktfähig zu machen. BioBoost AVA-CO2 beteiligt sich zusammen mit dem KIT an einem international Projekt mit 12 Partnern aus Forschung und Industrie um neue, effizientere Technologien zur Umwandlung von Biomasse in erneuerbare Energie zu untersuchen (Development of new or improved sustainable bioenergy).
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UNSERE FORSCHUNGS-KOOPERATIONEN
AVA-CO2 ist stolz aus seine Forschungs-Kooperationen mit führenden Instituten und Hochschulen . Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften (ZHAW) AVA-CO2 erforscht im Auftrag des Bundesamtes für Umwelt (BAFU) und in enger Kooperation mit der ZHAW die Karbonisierung von Klärschlamm. Eine erste Machbarkeitsstudie hat die Vorteil der HTC gegenüber der thermischen Trocknung deutlich aufgezeigt. Karlsruhe Institut für Technologie (KIT) Das KIT ist eine der renommiertesten Hochschulen in Deutschland und führend bei der Erforschung der HTC. Die enge Kooperation fokussiert sich auch die Kinetik und Prozessverbesserungen bei der HTC. Fraunhofer Institute IGB Stuttgart Das Fraunhofer Institut hat insbesondere in der Kombination Biogas und HTC grosse Synergieeffekte aufgezeigt. Dieser Bereich wird daher intensiv mit dem IGB Stuttgart analysiert.
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UNSERE MITGLIEDSCHAFTEN
AVA-CO2 ist in diversen Organisation aktiv vertreten um direkt Einfluss auf die politischen Rahmenbedingungen für die HTC-Technologie zu nehmen OSEC AVA-CO2 ist Mitglied der OSEC – der offiziellen Aussenhandelsorganisation der Schweiz. Die OSEC verfügt über beste Kontakt im Ausland und unterstützt mit lokalen Büros die Suche nach lokalen Kunden und Partnern. swiss cleantech AVA-CO2 ist ebenfalls Mitglied von swiss cleantech. Der Verband fördert die Anliegen seiner Mitglieder auf politischer Ebene und sorgt für gute Rahmenbedingungen für die Cleantech Industrie.
BV-HTC AVA-CO2 ist Gründungsmitglied des Bundesverbandes Hydrothermale Carbonisierung (BV-HTC). Der Verband hat die Aufgabe für die HTC-Kohle den End-of-Waste Status sowie die Zulassung als Regelbrennstoff zu erreichen. AVA-CO2 ist im Vorstand des Verbandes vertreten.
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UNSERE PARTNER
AVA-CO2 hat kompetenten Partner um die Technologie schnell und erfolgreich in den Markt zu bringen. Royal Haskoning Royal Haskoning ist eine der weltweit führenden Engineering-Firmen. Dieser Partner unterstützt unsere eigenen erfahrenen Spezialisten bei der Planung und Umsetzung von HTC-Projekten. CEEI CEEI ist eine Engineering-Firma mit Sitz in Prag, welche heute international in der Planung von Nuklearen-Endlagern tätig ist. Die Firma hat sich 2012 entschieden ein zweites Standbein in Bereich erneuerbare Energien zu eröffnen. Die Firma ist seit Anfang 2013 exklusiver Vertriebspartner der AVA-CO2 für die Märke Tschechische Republik und Slowakei.
26 26 Vertrauliche Information / © AVA-CO2
Vielen Dank
für Ihre Aufmerksamkeit!
AVA-CO2 Schweiz AG Söhnke Neumann, CSO