Saisonale Produktion
Während der Verarbeitungskampagne fallen große Mengen an Bagasse, Pressmud und weiteren Reststoffen an, während die Energieversorgung ganzjährig zuverlässig funktionieren soll.
Zucker-, Bioethanol- und Hefeindustrie
Biogas aus Vinasse, Pressmud, Bagasse und Zuckerrohrstroh
Vinasse, Pressmud, Bagasse, Zuckerrohrstroh und weitere Reststoffe der Zuckerrohrverarbeitung werden in einem ganzjährig betreibbaren Verfahrensverbund zu Biogas, Biomethan, Prozessenergie und organischen NPKS-Düngemitteln aufbereitet.
Ausgangsproblem
Vinasse, Pressmud und Bagasse: saisonale Mengen und ungenutztes Energiepotenzial
Faserreiche Reststoffe
Zuckerrohrstroh, Zuckerrohrspitzen und Bagasse besitzen hohe Lignocelluloseanteile und sind mit konventioneller Fermentation nur begrenzt erschließbar.
Flüssige Reststoffe und Abwässer
Melasse, Vinasse, Kondensate und Hefeabwasser verursachen hohe Behandlungs- und Entsorgungsanforderungen, enthalten aber zugleich verwertbare organische Stoffe.
Nährstoff- und Energieverluste
Bei Verbrennung, offener Lagerung oder unzureichender Abwasserbehandlung gehen Energie- und Pflanzennährstoffpotenziale verloren und Emissionen entstehen.
Verfahrensprinzip
Vinasse, Pressmud, Bagasse und Zuckerrohrstroh ganzjährig verwerten
Gemeinsame Silierung
Überschüssige Bagasse, Pressmud und weitere feste oder flüssige Reststoffe werden zu einem lagerfähigen Gemisch mit geeignetem Trockensubstanzgehalt zusammengestellt und siliert. Damit kann die Anlage außerhalb der Erntekampagne weiterbetrieben werden.
Zerkleinerung und Biosuspension
Feste Reststoffe und Silage werden auf kurze Faserlängen zerkleinert. Gemeinsam mit Pressmud, Vinasse, Melasse, Hefeabwasser und zurückgeführtem Biofiltrat entsteht eine pumpfähige, feststoffreiche Biosuspension.
Räumlich getrennte Hydrolyse
Die Biosuspension wird aerob oder semi-aerob hydrolysiert. Dadurch werden faserreiche Strukturen vor dem anaeroben Prozess besser erschlossen und die Fermenter gezielt entlastet.
Mesophile Hauptfermentation
Das Hydrolysat wird in kulturerhaltenden Fermentersystemen mit an lignocellulosereiche Stoffe angepassten Mischkulturen behandelt. Eine ausreichende Mindestverweilzeit unterstützt stabile und hohe Biogaserträge.
Thermophile Nachfermentation
Eine nachgeschaltete thermophile Stufe erhöht den Abbaugrad, gewinnt zusätzliches Biogas und verbessert die hygienische Qualität der Fermentationsrückstände.
Gas-, Wasser- und Nährstoffkreislauf
Das Biogas wird biologisch entschwefelt und energetisch genutzt. Gärreste werden getrennt; Biofiltrate werden nach Hemmstoffentfrachtung zurückgeführt, während feste NPKS-Fraktionen und Ammoniumsulfatlösung als Düngemittel bereitstehen.
Geeignete Stoffströme
Vinasse, Pressmud, Bagasse und Reststoffe aus Zucker- und Ethanolproduktion
Zuckerrohrstroh und Zuckerrohrspitzen
Lignocellulosereiche Ernterückstände von der Plantage, die nach Zerkleinerung und Vorbehandlung energetisch erschlossen werden können.
Bagasse
Faserreicher Pressrückstand der Zuckerrohrverarbeitung, der je nach Standort ganz oder teilweise biotechnologisch verwertet werden kann.
Pressmud
Nährstoffreicher Rückstand aus der Rohsaftreinigung mit hohem Potenzial für Biogas- und Düngemittelgewinnung.
Melasse und Vinasse
Flüssige Rest- und Nebenprodukte der Zucker- und Bioethanolproduktion, die als organische und flüssige Komponenten der Biosuspension genutzt werden können.
Hefeabwasser und Kondensate
Organisch belastete Flüssigkeiten, die zur Reduzierung des Frischwasserbedarfs und als zusätzlicher Energieeintrag genutzt werden können.
Biofiltrate aus der Gärresttrennung
Nach der Abreicherung von Ammonium dienen sie als keimhaltiges Prozessmedium und wichtigste Flüssigkeitskomponente für die erneute Suspensionsherstellung.
Kundennutzen
Mehr Energieautarkie, geringere Entsorgungskosten und geschlossene Nährstoffkreisläufe
Ganzjähriger Anlagenbetrieb
Die Silierung gleicht saisonale Mengen aus und ermöglicht eine kontinuierliche Bereitstellung von Biogas und Prozessenergie auch außerhalb der Zuckerrohrkampagne.
Strom, Dampf und Wärme aus Reststoffen
Das Biogas kann in BHKW- oder GuD-Systemen zur Erzeugung von Strom, Prozessdampf, Heiß- und Warmwasser genutzt werden.
Weniger Abwasser- und Entsorgungsaufwand
Vinasse, Hefeabwasser, Pressmud und weitere Reststoffe werden als Rohstoffe genutzt statt kostenintensiv behandelt oder entsorgt.
Organische NPKS-Düngemittel
Feste Gärrestfraktionen und Ammoniumsulfatlösung führen Stickstoff, Phosphor, Kalium und Schwefel in die Zuckerrohrplantagen zurück und können mineralische Düngemittel teilweise ersetzen.
Geringere Umweltbelastungen
Geschlossene Verwertung reduziert Emissionen, Reststofftransporte, Ascheanfall und den Einsatz fossiler Brennstoffe sowie chemischer Düngemittel.
Zusätzliche Erlöspotenziale
Mögliche Erlöse entstehen aus überschüssigem Strom, Düngemittelprodukten und – abhängig von den geltenden Programmen – anerkannten Emissionsminderungen.
Technischer Hintergrund
Die dargestellte Verfahrenslösung orientiert sich an der veröffentlichten internationalen Patentanmeldung WO 2018/091004 A1. Die konkrete Auslegung erfordert eine standortbezogene Stoff- und Energiebilanz sowie die Prüfung der vorhandenen Zucker-, Ethanol-, Hefe-, Dampf- und Abwasseranlagen.
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