Behandlung von Abwässern
Die thermische Hydrolyse ist ein Verfahren, bei dem die langkettigen Moleküle, aus denen Zellulose und Hemizellulose bestehen, mit Hilfe von Wärme aufgespalten werden, um die einzelnen Bestandteile der Moleküle zu erhalten. Dies macht sie zu einer wirtschaftlichen Vorbehandlung für Biomasse, die zur Herstellung von Bioethanol oder Biogas verwendet wird.
Da zellulosehaltige Biomasse im Überfluss vorhanden ist, hat sie als Bioenergie-Rohstoff, der nicht mit angebauten Nahrungsmitteln konkurriert, Interesse geweckt. So werden mögliche negative Preiseffekte vermieden, die die Verwendung solcher Pflanzen für Bioenergie verursachen könnte. Die Technologie bietet die Möglichkeit, bestimmte Industrieabfälle zur Energiegewinnung zu nutzen.
HYDROLYSE
Es gibt drei Arten der Hydrolyse, die die Ligninbarrieren in der Biomasse aufbrechen und die Zellulose- und Hemizellulosemoleküle in Zucker aufspalten:
- Enzymatisch: Verwendung biologischer Enzyme zum Aufbrechen der Strukturen: effektiv, aber teuer
- Verdünnte Säure: Der Nachteil dieser Methode ist, dass die Verwendung von Säuren teure Materialien erfordert und die Abwässer Umweltprobleme verursachen können
- Thermische Behandlung: Durch die Anwendung hoher Temperaturen und Drücke können die gleichen Effekte erzielt werden. Wird der Dampfdruck gesenkt, wird der Prozess weiter verbessert.
Abbildung: Thermische Hydrolyse-Vorbehandlung
Die thermischen Verfahren sind am vielversprechendsten, haben aber traditionell einen Batch-Erhitzungsprozess mit schnellem Dampfdruckabbau verwendet. Dies ist mit hohen Kapitalkosten verbunden und hat im Vergleich zu einem kontinuierlichen Prozess gewisse betriebliche Nachteile.
KONTINUIERLICHE THERMISCHE HYDROLYSE, DIE DURCH WÄRMETAUSCHER ENTWICKELT WIRD
Bei der thermischen Hydrolyse wird die Biomasse unter hohem Druck auf 160°C bis 180°C erhitzt. Während dieses Prozesses produziert die Biomasse große Mengen anderer fester Stoffe, die sich negativ auf die effiziente Funktion der verwendeten Wärmetauscher auswirken. Das Batch-Verfahren ermöglicht eine regelmäßige Reinigung, ist aber mit hohen Investitionskosten verbunden, da es spezielle Verarbeitungstanks erfordert.
Mit den patentierten Schabewärmetauschern der HRS Unicus Serie werden viele dieser Probleme überwunden. Durch den Einsatz eines Schabewärmetauschers wird eine kontinuierliche thermische Hydrolyse möglich und thermisch effizient, während die zusätzliche Wärmerückgewinnung durch Übertragung der Wärme von der auslaufenden heißen Biomasse auf die einlaufende kalte Biomasse erhebliche Energieeinsparungen ermöglicht.
Mit der Unicus-Serie verfügt HRS über patentierte Verfahren der thermischen Hydrolyse sowohl mit als auch ohne Dampfexplosion. Diese beiden Verfahren haben die folgenden Vorteile:
- Ein kontinuierlicher Prozess ermöglicht eine effizientere Produktion
- Wärmetauscher mit geschabter Oberfläche verhindern Verschmutzungsprobleme
- Energierückgewinnung sorgt für eine erhebliche Kostenreduzierung während des Betriebs
- Das Verfahren kann auf verschiedene Rohstoffe angewendet werden
- Kann für die Produktion von Biogas oder Bioethanol verwendet werden
- Die Technologie kann an bestehende Anlagen angepasst werden, um die Leistung zu verbessern
- Je nach verwendetem Rohstoff kann die Leistung erhöht (um mehr Biokraftstoff zu produzieren) und die Zeit für die Fermentation verkürzt werden (bei kleineren Fermentern)
THERMISCHE HYDROLYSE MIT DAMPFEXPLOSION
Die Biomasse wird zunächst vorgewärmt. Anschließend wird sie unter hohem Druck erhitzt, um die thermische Hydrolyse zu erreichen. Die Biomasse wird dann zur schnellen Druckentlastung in einen Behälter geleitet und der dabei freigesetzte Dampf wird in der ersten Vorwärmphase verwendet. Die hydrolysierte Biomasse wird dann zur Lagerung gekühlt.
Abbildung: Thermische Hydrolyse mit Dampfexplosion
Produkte von HRS Heat Exchangers für die Behandlung von Biomasse
Wärmetauscher:
- Wärmetauscher mit geschabter Oberfläche: HRS Unicus Serie
- Doppelrohrwärmetauscher: HRS DTI Serie