Mitteilungen der Gesellschaft für Pflanzenbauwissenschaften Band 23

Mitt. Ges. Pflanzenbauwiss. 23: 85–86 (2011)
Technische und ökologische Aspekte der Produktion und
Verwertung von Festbrennstoff
aus Biomasse von Extensivgrünland
Lutz Bühle 1 , Arnd Urban 2 , Frank Hensgen 1 , Iain Donnison 3 , Katrin Heinsoo 4 und
Michael Wachendorf 1
1 Universität Kassel, Fachgebiet Grünlandwissenschaft und Nachwachsende Rohstoffe, Witzenhausen;
2 Universität Kassel, Fachgebiet Abfalltechnik, Kassel; 3 Institute of Biological, Environmental and Rural
Sciences, Aberystwyth, UK; 4 Estonian University of Life Sciences, Tartu, Estland. E-Mail: buehle@unikassel.de
Einleitung
Für die Bewirtschaftung naturschutzfachlich wertvoller Grünlandflächen gewinnt
aufgrund agrarökonomischer Rahmenbedingungen die Erzeugung biogener
Energieträger zunehmend an Relevanz. Diese Studie bewertet die Verwertung des
Aufwuchses als Festbrennstoff unter Gesichtspunkten der technischen Machbarkeit,
insbesondere der Verbrennungstechnik, sowie dem Einsparpotenzial von Treibhausgasen.
Die Herstellung des Brennstoffs erfolgt gemäß dem Verfahren der „Integrierten
Festbrennstoff- und Biogaserzeugung aus Biomasse“ (IFBB), das eine
mechanische Auftrennung mittels Schneckenpresse der zuvor gemaischten
Biomasse in eine Feststofffraktion für die thermische Verwertung und eine Flüssigfraktion
für die Biogaserzeugung vorsieht (Wachendorf et al. 2009). Das wesentliche
Ziel des Verfahrens ist die brennstofftechnische Aufwertung der Grünlandbiomasse
durch eine weitgehende Extraktion ascheerweichender sowie korrosions- und
emissionsrelevanter Mineralstoffe.
Material und Methoden
Die Erzeugung des IFBB-Brennstoffs erfolgte durch eine 30-minütige Maischung
(Perkolationsverfahren mit Wasser) der als Silage konservierten Grünlandbiomasse
mit anschließender mechanischer Entwässerung (Schneckenpresse, Verdichtung:
1:6, Sieblochung: 1,5 mm) und Lufttrocknung. Es wurden 2 IFBB-Brennstoffe von
Grünlandflächen vom NATURA 2000 Lebensraumtyp „Magere Flachland-Mähwiese“
(Bühle et al. 2010) in unkompaktierter Form sowie ein rindenreicher und ein
rindenfreier Hackschnitzeltyp untersucht. Die Verbrennungsversuche wurden in einer
Rostfeuerungsanlage (30 kW) mit Ölstützfeuerung durchgeführt. Die Messung der
Rauchgaskonzentrationen von CO, NOx und SO2 wurden mit dem Rauchgasanalysator
350 XL der Firma Testo vorgenommen. Die Bestimmung des Ascheschmelzverhaltens
wurde in Anlehnung an DIN 51730 anhand eines zylindrischen
Probekörpers der Brennstoffaschen in einem Hochtemperaturofen untersucht.
Ergebnisse und Diskussion
Die Aschegehalte der IFBB-Brennstoffe liegen deutlich über denen der
Holzhackschnitzel (Tab. 1). Hinsichtlich der Emissionen unterscheiden sich die IFBB-
Brennstoffe hauptsächlich in den CO-Emissionen. Die höheren Werte für die
Grünlandbrennstoffe sind im Wesentlichen in der unkompaktierten Brennstoffkonfektionierung
und dem damit verbundenen schlechteren Ausbrand zu sehen.
Nach Pelletierung konnten diese Werte auf ein Zehntel abgesenkt werden
(Ergebnisse nicht dargestellt). Die NO-Emissionen liegen aufgrund der gestuften
Verbrennung trotz der erhöhten N-Gehalte im IFBB-Brennstoff auf einem niedrigen