Potentiale zur energetischen Nutzung von Biomasse in der ... - EPFL

14 Anhang
Aus gegenwärtiger Sicht kann nicht davon ausgegangen werden, dass die Pyrolyse unter den heute
gegebenen Randbedingungen und dem vorhandenen Stand der Technik einen energiewirtschaftlich
relevanten Beitrag zur Deckung der Energienachfrage in der Schweiz wird leisten können. Dieser
Prozess wird daher hier nicht näher betrachtet.
Physikalisch-chemische Umwandlung
Die Gewinnung von Pflanzenöl beispielsweise aus Raps- oder Sonnenblumensaat erfolgt durch
Pressung und/oder Extraktion des in der Saat enthaltenen Öls. Beim Pressen wird die flüssige
Ölphase mechanisch von der festen Phase, dem sogenannten Presskuchen, getrennt. Bei der
Extraktion dagegen wird der ölhaltigen Saat der Ölinhalt mit Hilfe eines Lösemittels entzogen; als
Feststoff bleibt das sogenannte Extraktionsschrot zurück. Hierdurch können im Vergleich zur Pressung
deutlich niedrigere Restölgehalte erzielt werden. Daher wird insbesondere bei der in Deutschland
bedeutendsten Ölsaat, dem Raps, häufig auch eine Kombination aus Pressung und (nachgeschalteter)
Extraktion gewählt. Dieses Pflanzenöl kann anschliessend in Reinform in Motoren und Heiz- bzw.
Heizkraftwerken (d.h. BHKW) als Brennstoff eingesetzt werden; problematisch ist jedoch die nur
eingeschränkte Verfügbarkeit von pflanzenöltauglichen Motoren.
Durch einen chemischen Umwandlungsprozess, die Umesterung, kann Pflanzenöl u.a. hinsichtlich
Viskosität, Dichte und Zündwilligkeit an die Eigenschaften von konventionellem Dieselkraftstoff
angepasst werden; dabei wird Pflanzenöl-Triglycerid durch die Abspaltung von Glycerin und der
Anlagerung z. B. von Methanol an den Spaltstellen in ein Monocyarbon-Säureester umgewandelt. Der
in der Schweiz bekannteste Pflanzenölester ist Rapsölmethylester (RME). Er wird durch Umesterung
von Rapsöl mit Methanol produziert und kann – bei einer entsprechenden Freigabe der
Motorenhersteller – als Dieselersatz nahezu problemlos genutzt werden. Alternativ ist auch ein Einsatz
in Blockheizkraftwerken zur gekoppelten Wärme- und Strombereitstellung möglich. Dies ist Stand der
Technik. Das Verfahren wird daher zugunsten von anderen Technologien zur Treibstoffherstellung
(Fischer-Tropsch und Alkoholgärung) hier nicht näher beleuchtet.
Bio-chemische Umwandlung
Bei den bio-chemischen Veredelungsverfahren erfolgt die Umwandlung von Biomasse in einfacher
nutzbare Sekundärenergieträger mit Hilfe von Mikroorganismen.
Alkoholgärung: Zucker-, stärke- und cellulosehaltige Biomasse kann durch eine alkoholische Gärung
in Ethanol überführt werden, das anschliessend in Reinform durch eine Destillation und eine
anschliessende Absolutierung gewonnen werden kann. Ethanol kann als Kraft- und Brennstoff in
Motoren oder Verbrennungsanlagen zur Bereitstellung von Kraft, Strom und Wärme eingesetzt
werden.
In der Schweiz befasst sich die alcosuisse intensiv mit dem Thema der Herstellung von Bioethanol als
Treibstoff. Dabei soll Bioethanol zu konventionellem Benzin und Diesel zugemischt und in den
nächsten 10 Jahren auf dem Markt eingeführt werden. Näheres zu dieser Option findet sich im
Kapitel über Technologien und im Anhang.
Anaerobe Fermentation: Beim anaeroben Abbau organischer Stoffe, d. h. dem Abbau unter
Sauerstoffabschluss, entsteht in entsprechenden Reaktoren ein wasserdampfgesättigtes Mischgas
(Biogas), das zu 55 bis 70% aus Methan besteht. Es kann – gegebenenfalls nach einer
entsprechenden Reinigung – in Motoren zur Wärme- und Stromproduktion sowie als Antriebsenergie
genutzt werden. Anlagen zur anaeroben Fermentation sind beispielsweise bei den industriellen und
gewerblichen Biogasanlagen sowie bei der Klärschlammstabilisation Stand der Technik. Jede
Kläranlage (ARA) mit biologischer Klärstufe verfügt im Allgemeinen über eine Biogasanlage, deren
Gas in einem Gasmotor oder einem Blockheizkraftwerk (BHKW) genutzt wird. Auch die Vergärung
von Gülle, zunehmend in Co-Fermentation (Co-Vergärung) mit anderen organischen Abfällen (v.a. aus
der Lebensmittelindustrie und der Gastronomie) und die anschliessende Gasnutzung in Motoren mit
gekoppelter Erzeugung von Strom und Wärme hat sich in den letzten Jahren in der Schweiz gut