Feuchte und leicht verderbliche Reststoffe
Schälmassen und stärkehaltige Weißwässer fallen kontinuierlich an, sind nur begrenzt lagerfähig und erfordern verlässliche Verwertungs- und Transportwege.
Verfahrenslösung für die Kartoffelverarbeitung
Biogas aus Kartoffelresten, Kartoffelpülpe und Weißwasser
Kartoffelpülpe, Schälreste, stärkehaltige Weißwässer und weitere Reststoffe der Kartoffelverarbeitung werden zu Biogas, Biomethan, Prozessenergie und organischen NPKS-Düngemitteln verwertet.
Ausgangssituation
Typische Herausforderungen bei Kartoffelpülpe, Schälresten und Weißwasser
Hoher betrieblicher Energiebedarf
Kartoffelverarbeitungsanlagen benötigen kontinuierlich elektrische, thermische und teilweise auch Kälteenergie. Steigende Energiepreise erhöhen unmittelbar die Produktionskosten.
Proteinreiche Stoffströme und Hemmstoffe
Proteinreiche Schälmassen können im Fermentationssystem zu erhöhten Ammonium- und Schwefelwasserstoffkonzentrationen führen und dadurch die biologische Prozessstabilität beeinträchtigen.
Abwasser-, Geruchs- und Logistikbelastung
Produktionsabwässer, Schlämme, Zwischenlagerung und Reststofftransporte verursachen zusätzliche Kosten und können die Erweiterung der Produktionskapazität begrenzen.
Verfahrensprinzip
Von Kartoffelpülpe und Schälresten zu Biogas und Düngemitteln
Reststoffe erfassen und suspendieren
Schälmassen, stärkehaltige Weißwässer, Reinigungsrückstände, organisch belastete Reinigungsmedien und geeignete Abwasserschlämme werden zu einer pumpfähigen Biosuspension zusammengeführt. Mit trockensubstanzreichen Zusatzstoffen und Prozesswasser wird ein Trockensubstanzgehalt von etwa 12 bis 18 % eingestellt.
Aerobe Hydrolyse
Die Biosuspension wird unter intensiver Luftzufuhr und bei erhöhten Temperaturen hydrolytisch vorbehandelt. Dadurch werden insbesondere lignocellulosische Strukturen aufgeschlossen und die anschließende Methanbildung vorbereitet.
Kulturerhaltende Hauptfermentation
Das Hydrolysat wird einem hydraulisch und nur teilweise durchmischten Hauptfermenter zugeführt. Eine an protein- und lignocellulosereiche Einsatzstoffe angepasste Methanbakterien-Mischkultur wird im System erhalten und kontinuierlich reproduziert.
Mehrstufige Methanfermentation
Eine robuste mesophile Hauptfermentation wird mit einer nachgeschalteten, vorzugsweise thermophilen Nachfermentation kombiniert. Dadurch werden wechselnde Reststoffqualitäten ausgeglichen, der Abbaugrad erhöht und die Hygienisierung unterstützt.
Gärreste trennen und Nährstoffe zurückgewinnen
Die Fermentationsrückstände werden in eine feste Düngemittelfraktion und Biofiltrat getrennt. Die feste Phase kann als organisches NPKS-Düngemittel genutzt werden.
Hemmstoffe ausschleusen
Aus dem rückzuführenden Biofiltrat werden bei Bedarf Ammonium- und Schwefelverbindungen entfernt. Die dabei entstehenden stickstoff- und schwefelreichen Waschmedien werden als flüssiges Düngerkonzentrat nutzbar gemacht.
Biogas aufbereiten und energetisch nutzen
Das erzeugte Biogas wird entschwefelt, getrocknet und bei Bedarf verdichtet. Es kann insbesondere zur gekoppelten Erzeugung von elektrischer und thermischer Prozessenergie eingesetzt werden.
Geeignete Einsatzstoffe
Kartoffelpülpe, Schälreste, Weißwasser und weitere Reststoffe
Schälmassen
Feuchte, organisch und energetisch hochwertige Reststoffe aus der Verarbeitung von Kartoffeln und vergleichbaren stärkehaltigen Wurzelfrüchten.
Stärkehaltige Weißwässer
Wässrige Stoffströme und sedimentierte Stärkefraktionen aus der Reinigung und Verarbeitung der eingesetzten Wurzelfrüchte.
Reinigungsmedien und Abwasserschlämme
Organisch belastete Medien aus der Anlagenreinigung sowie Schlämme aus der betrieblichen aeroben oder anaeroben Abwasserbehandlung.
Schlempen und Presskuchen
Reststoffe aus einer optional vorgeschalteten Hefefermentation und Bioethanolgewinnung aus stärkehaltigen Stoffströmen.
Weitere stärkehaltige Wurzelfrüchte
Das Verfahrensprinzip kann auch für Reststoffe aus der Verarbeitung von Süßkartoffeln, Maniok, Tapioka und Cassava projektbezogen geprüft werden.
Trockensubstanzreiche Zusatzstoffe
Zum Beispiel Getreidespreu, Mühlenstäube, Bürststäube und vergleichbare lignocellulosereiche Reststoffe zur Einstellung der Biosuspension.
Kundennutzen
Mehr Wert aus betriebseigenen Reststoffströmen
Senkung der Prozessenergiekosten
Das erzeugte Biogas kann einen erheblichen Anteil des betrieblichen Strom- und Wärmebedarfs decken und die Abhängigkeit von fossilen Energieträgern reduzieren.
Höhere Entsorgungssicherheit
Der Betrieb wird weniger abhängig von der kurzfristigen Abnahme feuchter Schälmassen, schwankenden Futtermittelmärkten und externen Entsorgungswegen.
Organische NPKS-Düngemittel
Die Pflanzennährstoffe werden in festen Düngemittelfraktionen und flüssigen stickstoff- und schwefelreichen Konzentraten für eine weitere Nutzung zurückgewonnen.
Weniger Abwasser, Gerüche und Transporte
Die Einbindung von Prozesswässern und Abwasserschlämmen kann die Abwasserlast senken. Gleichzeitig werden Zwischenlagerung, Geruchsemissionen und anlagenbezogener Lastverkehr reduziert.
Stabilere biologische Prozessführung
Aerobe Hydrolyse, kulturerhaltende Fermentertechnik und gezielte Hemmstoffentfrachtung unterstützen die stabile Verwertung protein- und lignocellulosereicher Reststoffe.
Zusätzliche Wertschöpfung
Überschüssige Energie, vermarktbare Düngemittelprodukte und nachweisbare Minderungen von Treibhausgasemissionen können – abhängig vom Projekt und den geltenden Systemen – zusätzliche Erlöspotenziale eröffnen.
Technischer Hintergrund
Die dargestellte Verfahrenslösung orientiert sich an der deutschen Patentschrift DE 10 2014 001 910 B4. Die konkrete technische und wirtschaftliche Auslegung muss stets projekt-, standort- und stoffstrombezogen erfolgen.
Projektprüfung