CO₂-Reduktion durch Pyrolyse
Anstatt Holz zu verbrennen wandeln wir es in einem Pyrolyse-Prozess in hochreine Pflanzenkohle um. Während der Pyrolyse wird Biomasse, wie z.B.Holzabfälle (Waldhackschnitzel) bei hohen Prozesstemperaturen von ca. 750°C und in Abwesenheit von Sauerstoff karbonisiert. Dabei werden die Bindungen innerhalb der Holzmoleküle gespalten. Alle organischen Bestandteile der Biomasse zerfallen und vergasen. Das entstehende Pyrolysegas wird abgesaugt und getrennt schadstofffrei verbrannt. Durch die Abwesenheit von Sauerstoff verbrennt der im Holz vorhandene Kohlenstoff nicht, sondern verbleibt in der erzeugten Pflanzenkohle.
Pflanzenkohle – Ein nachhaltiger Kohlenstoffspeicher
Die produzierte Pflanzenkohle kann sowohl in der Landwirtschaft, der Industrie als auch im Bauwesen eingesetzt werden. Dadurch bleibt der Kohlenstoff dieser Pflanzenkohle dauerhaft über Jahrhunderte gebunden. Dies ist ein bedeutender Beitrag zur Reduktion des CO₂-Gehalts in der Atmosphäre und somit zur Reduzierung der globalen Erwärmung. So kann eine Pyrolyseanlage jährlich genauso viel CO₂ binden, wie das jährliche Wachstum von ca. 128.000 Bäumen.
Nutzung der Pyrolyseenergie
Der Pyrolyse-Prozess erzeugt nicht nur Pflanzenkohle, sondern auch wertvolle Energieformen wie Fernwärme, Strom und Wasserstoff. Diese Energieformen tragen zur Nachhaltigkeit und Effizienz der gesamten Anlage bei.
Fernwärme
Die in dieser Karbonisierung ebenfalls erzeugten Pyrolysegase werden in einem nachfolgenden Prozess getrennt verbrannt. Die aus dieser Verbrennung der Pyrolysegase gewonnene Wärmeenergie wird wiederum zur Pyrolyse der nachfolgenden Holzhackschnitzel genutzt. Die in diesem Kreisprozess überschüssige Wärme kann in ein Fernwärmenetz eingespeist werden. Mit einer 500kW Pyrolyseanlage können ca. 200 bis 250 Haushalte mit regenerativer Wärme versorgt werden. Dies ist ein wesentlicher Beitrag zur Reduktion der Treibhausgasemissionen.
Strom
Die bei der Verbrennung der Pyrolysegase freigesetzte Energie kann alternativ, z.B. im Sommerbetrieb des Wärmenetzes, zur Stromerzeugung genutzt werden. Dies ermöglicht eine zusätzliche Nutzung der gewonnenen Energie, wodurch die Effizienz der Anlage gesteigert wird und eine zuverlässige Stromversorgung sichergestellt wird. Dadurch kann die Abhängigkeit von konventionellen Stromquellen erheblich reduziert werden.
Wasserstoff
Durch spezielle Verfahren kann aus den Pyrolysegasen auch Wasserstoff gewonnen werden. Dieser Wasserstoff dient als saubere, leicht transportierbare und speicherbare Energiequelle und reduziert die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen, indem er als nachhaltiger Ersatz in verschiedenen Anwendungen eingesetzt wird. Zudem kann Wasserstoff in der Industrie und Mobilität vielseitig genutzt werden.
Der Pyrolyse-Prozess
Aufbau einer Pyrolyse-Anlage
Dieses Diagramm stellt den Gesamtprozess und den Aufbau einer Pyrolyse-Anlage dar
Pyrolyse-Anlagen
Komplex, kompakt, wirksam
Trotz der Komplexität einer Pyrolyse-Anlage und dem hohen Wirkungsgrad ist diese sehr kompakt und benötigt nur ca. 57m² Grundfläche.
Wirkungsgrad der Pyrolyse-Anlage
Trotz ihrer Komplexität und des hohen Wirkungsgrads ist eine Pyrolyse-Anlage sehr kompakt. Eine 1,4MW Pyrolyseanlage kann sogar in einen 40" Kontainer eingebaut werden.
Unsere 600kW Pyrolyse-Anlage kann beeindruckende 2.400 Tonnen Biomasse pro Jahr verarbeiten. Diese kompakte und effiziente Anlage ist ideal für die nachhaltige Energiegewinnung und trägt wesentlich zur Reduktion von CO₂-Emissionen bei.
Liter/Jahr
Heizölersatz
Haushalte
Produktion Fernwärme
Tonnen/Jahr
Produktion Pflanzenkohle
Tonnen/Jahr
Sequestrierung von CO2
Nutzbare Biomassen für die Pyrolyse
Pyrolyseanlagen können unterschiedliche Biomassen nutzen, um daraus regenerative Energie zu gewinnen und den in der Biomasse gespeicherten Kohlenstoff zu extrahieren und dauerhaft zu speichern (Kohlenstoffsequestrierung). Bei unseren Anlagen bemühen wir uns möglichst lokale, biogenen Reststoffe einzusetzen, um den regionalen Kohlenstoffkreislauf zu schließen. Einige wichtige Biomassen sind im Folgenden aufgeführt.
Prinzipiell gelten die folgenden 3 Kriterien bei der Auswahl einer geeigneten Biomasse:
- Wassergehalt maximal 25%
- Partikelgröße <40mm
- Brennwert über 10MJ/kg
Hackschnitzel / Waldhackschnitzel
Hochwertige Biomassequelle aus Holz
Hackschnitzel und Waldhackschnitzel sind eine gängige Biomassequelle für die Pyrolyse. Hackschnitzel bestehen aus zerkleinertem Restholz oder Abfallholz von lokalen Waldbauernvereinigungen. Waldhackschnitzel werden nicht aus Stammholz, sondern hautpsächlich aus Kronenschnitt und Wurzelstocken gewonnen. Die Trocknung erfolgt meistens durch Abwärme aus Biogas- oder speziellen Solartrocknungsanlagen.
Miscanthus
Hohe Erträge und positive Bodenwirkung
Miscanthus, auch bekannt als Elefantengras, ist eine vielversprechende Kulturpflanze für die Pyrolyse. Ihre Eigenschaften machen sie zur idealen Biomasse, da sie nicht nur hohe Erträge liefert, sondern auch stark humusbildend ist. Im Frühjahr ist Miscanthus erntereif und benötigt wegen der geringen Restfeuchte von 15% keine Trocknung vor der Pyrolvse.
Vorteile der Miscanthus-Pflanze
Die ideale Biomasse für die Pyrolyse
Diese mehrjährige Pflanze bietet zahlreiche Vorteile:
- Sie erreicht eine beeindruckende Höhe von bis zu 4 Metern und liefert Erträge von 15 bis 25 Tonnen pro Hektar.
- Miscanthus erfordert keine Düngung und minimale Bewässerung, was sie zu einer nachhaltigen und umweltfreundlichen Option macht.
- Die Pflanze trägt zur Bodengesundheit bei, indem sie jährlich bis zu 2 cm Humus aufbaut.
- Durch die geringe Restfeuchte bei der Ernte von nur 15% benötigt Miscanthus keine Trocknung.
Diese Eigenschaften machen Miscanthus zu einer idealen Biomasse für die Pyrolyse, da sie nicht nur hohe Erträge liefert, sondern auch positive Auswirkungen auf die Bodenqualität hat.
Ernte- und Agrarreste
Nachhaltige Verwertung landwirtschaftlicher Abfälle
Erntereste und Agrarreste wie Stroh, Spelzen, Kerne, Schalen und andere Pflanzenabfälle sind vielseitig einsetzbare Biomassen für die Pyrolyse. Sie bieten eine nachhaltige Methode zur Energiegewinnung und helfen, landwirtschaftliche Reststoffe zu reduzieren, indem sie in nützliche Produkte umgewandelt werden.
Gärreste und Siebreste
Umwandlung organischer Reststoffe in Energie
Biogene Reststoffe umfassen eine breite Palette von organischen Materialien, darunter Gärreste aus Biogasanlagen und Siebreste aus der Kompostierung. Diese Reststoffe können mittels Pyrolyse energieeffizient zu regenerativer Wärme und reinem Kohlenstoff umgewandelt werden. Die in diesen Biomassen enthaltenen Nährstoffe bleiben in der produzierten Pflanzenkohle enthalten und stehen danach den Pflanzen in wasserlöslicher Form zur Verfügung.
Bioschlamm, Papierschlamm, Filterzellstoff
Nachhaltige Energie aus Industrieabfällen
Papierschlamm, ein Nebenprodukt der Papierproduktion, eignet sich ebenfalls für die Pyrolyse. Die im Papierschlamm enthaltene Zellulose kann durch den Pyrolyseprozess effizient in Energie und Kohlenstoff umgewandelt werden. Die Nutzung von Papierschlamm trägt zur Abfallreduktion und nachhaltigen Energiegewinnung bei.
Klärschlamm
Umweltfreundliches Phosphor-Recycling aus Klärschlamm
In Deutschland fallen jährlich 7,1 Millionen Tonnen Klärschlamm an (25% TS) und müssen entsorgt werden. Ab 2029 sind Klärwerke in Deutschland verpflichtet den im Klärschlamm enthaltenen Phosphor zu recyclen, um damit unseren laufenden Phosphorbedarf in der Landwirtschaft teilweise zu decken. Beim Einsatz von Klärschlamm als Biomasse für die Pyrolyse kann regenerative Wärme erzeugt und gleichzeitig die Wertstoffkreisläufe von Kohlenstoff und Phosphor geschlossen werden.
Für ausführlichere Informationen zur Nutzung von Klärschlamm in Pyrolyseanlagen können Sie unser PDF herunterladen.
Green Energy Innovation – Die Genossenschaft für grüne Energie
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Erfahren Sie, wie Sie durch Ihre Mitgliedschaft in der Green Energy Innovation eG die Verbreitung der Pyrolyse-Technologie unterstützen können. Gemeinsam können wir CO₂-Emissionen reduzieren und nachhaltige Wärmequellen fördern.
Herausforderungen und Lösungen der Energiewende
Europa will bis 2045 die Energieversorgung vollständig auf erneuerbare Energien umstellen. Die Dekarbonisierung der Wärmeversorgung ist dabei besonders herausfordernd. Mit innovativen Technologien bietet die Green Energy Innovation eG Lösungen, um diesen Übergang zu meistern.
Nachhaltige Technologien für grüne Energie
Durch den Einsatz der Pyrolyse-Technologie wird Abwärme aus der Pflanzenkohleproduktion zur nachhaltigen Fernwärmegewinnung genutzt. Diese Methode ermöglicht eine effiziente und umweltfreundliche Energieversorgung.
Attraktive Optionen für Städte und Stadtwerke
Unser Voll-Service-Konzept bietet Städten, Gemeinden und Stadtwerken effiziente und emissionsfreie Lösungen für die Wärmeversorgung – ohne eigene Investitionen oder Personalaufwand.
Mitgliedschaft in der Green Energy Innovation eG
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Aktuelle Pyrolyse-Projekte entdecken
Unsere Pyrolyse-Projekte setzen Maßstäbe in Sachen Nachhaltigkeit und Effizienz. Entdecken Sie, wie wir Holzabfälle in wertvolle Pflanzenkohle und erneuerbare Energie verwandeln. Besuchen Sie unsere Projektseite und lassen Sie sich von unseren erfolgreichen Anwendungen inspirieren.
FAQs zur Pyrolyse
Was ist Pyrolyse und wie funktioniert sie?
Pyrolyse ist ein thermochemischer Umwandlungsprozess, bei dem organische Verbindungen unter Ausschluss von Sauerstoff bei hohen Temperaturen gespalten werden. Der Ausgangsstoff "Biomasse" wird auf Prozesstemperaturen von 750°C und 800°C erhitzt. Durch die Abwesenheit von Sauerstoff kann die Biomasse nicht verbrennen (oxidieren), sondern vergast. Das Pyrolysegas wird abgesaugt und schadstofffrei verbrannt, wodurch die Wärme zur Erhitzung der nachfolgenden Biomasse erzeugt wird. Die in diesem Kreisprozess überschüssige Energie kann für unterschiedliche Prozesse genutzt werden, wie z.B. als Fernwärme zu Heizung von Gebäuden. Bei der Vergasung bleibt der in der Biomasse gespeicherte Kohlenstoff übrig und wird als reine Pflanzenkohle ausgetragen.
Welche Vorteile bietet die Nutzung von Miscanthus in Pyrolyseanlagen?
Miscanthus (Elefantengras) ist eine mehrjährige Pflanze mit schnellen Wachstum und somit der Produktion von viel Biomasse pro Hektar. Bei der Ernte im Frühjahr haben die Stengel der Pflanze eine Restfeuchte von nur ca. 15% und können somit ohne zusätzliche Trocknung für die Pyrolyse genutzt werden. Außerdem bildet Miscanthus jährlich ca. 2 cm Humusaufbau und verbessert somit die Bodenqualität.
Wie trägt Pyrolyse zur CO₂-Reduktion bei?
Der Pyrolyse-Prozess bindet Kohlenstoff in Form von Pflanzenkohle, die zur Bodenverbesserung genutzt werden kann und dann über Jahrhunderte im Boden gespeichert bleibt, anstatt als CO₂ in die Atmosphäre zu entweichen. Eine 500-kW-Pyrolyseanlage kann jährlich genauso viel CO₂ binden, wie das jährliche Wachstum von ca. 128.000 Bäumen. Dies leistet einen bedeutenden Beitrag zur Reduktion des CO₂-Gehalts in der Atmosphäre und zur Bekämpfung der globalen Erwärmung.
Was sind die Einsatzmöglichkeiten von Pflanzenkohle?
Pflanzenkohl kann in vielen Bereichen der Landwirtschaft eingesetzt werden:
- als Futterkohle für Tiere (z.B. Rinder, Schweine, Geflügel), um die Verdauung und das Immunsystem der Tiere zu entgiften und zu stärken
- als Stalleinstreu, um die flüssigen Ausscheidungen zu binden und somit die Amoniakproduktion im Stall zu reduzieren
- als Güllekohle, um die Nährstoffe zu speichern und langsam an die Pflanzen abzugeben und somit Auswaschung der Nährstoffe bei Regen zu verhindern und damit die Nitratbelastung, das Grund- und Oberflächenwasser zu reduzieren.
- als Bodenkohle, um die Wasserspeicherfähigkeit und die Bodendurchlüftung zu verstärken und zu einem stärkeren Humusaufbau beizutragen.
Darüber hinaus kann Pflanzenkohle in der Industrie z.B. als Ersatz für Erdöl in der Kunststoffproduktion oder bei der Produktion von "grünem Stahl" sowie im Bauwesen bei der Produktion von CO2-neutralen Beton eingesetzt werden.
Wie wird die Wärmeenergie aus der Pyrolyse genutzt?
Die bei der Karbonisierung erzeugten Pyrolysegase werden in einem nachfolgenden Prozess verbrannt. Ein Teil der daraus generierten Wärmeenergie wird zum erhitzen der nachfolgenden Biomasse genutzt. Die restliche Wärme kann in ein Wärmenetz eingespeist werden oder in industriellen Prozessen genutzt werden. Eine 500-kW-Pyrolyseanlage kann Fernwärme für ca. 210 Haushalte erzeugen, was zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen beiträgt.
Welche Rolle spielt Phosphor-Recycling aus Klärschlamm mittels Pyrolyse?
Klärschlamm enthält wertvollen Phosphor, der durch Pyrolyse zurückgewonnen werden kann. Dieser Prozess ermöglicht eine nachhaltige Nutzung von Abfallprodukten und reduziert die Notwendigkeit von Phosphorimporten. Die daraus entstehende Phosphorkohle kann als "Düngemittel" in der Landwirtschaft verwendet werden, wodurch der Kreislauf geschlossen und Ressourcen geschont werden.
Für Landwirtschaft, Garten und Tierhaltung
Hochwertige Pflanzenkohle
Unsere durch den Pyrolyse-Prozess erzeugte Pflanzenkohle besitzt eine sehr hohe innere Oberfläche von bis zu 700 m2/g, ähnlich wie Aktivkohle. Von der Landwirtschaft über den Gartenbau bis hin zur Tierhaltung – die Einsatzmöglichkeiten sind vielfältig und nachhaltig.
Hier erfahren Sie mehr über die vielen Einsatzbereiche und die hochwertigen Produkte aus unserer Pflanzenkohle.
Gemeinsam Pyrolyse-Projekte verwirklichen
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