(CONNECT) Einem Forschungsteam des in Wädenswil ansässigen ZHAW-Instituts für Chemie & Biotechnologie ist laut einer Mitteilung die ganzheitliche Verwertung von flüssigen organischen Industrieabfällen gelungen. Solche wegen ihres hohen Kohlenstoffgehalts energetisch wertvolle Abfälle entstehen beispielsweise in Papierfabriken, Molkereien, Schlachtbetrieben oder bei der Herstellung von Fruchtsäften.
Im Bioraffinerieprojekt namens VARESI läuft ein dreistufiger Prozess zur Energiegewinnung ab. Praktisch erprobt wurde er am ZHAW-Standort Wädenswil mit entwässerten Papierschlämmen. Im ersten Schritt entsteht durch Vergärung Methan, das etwa in Heizungen oder in Blockheizkraftwerken zur gleichzeitigen Erzeugung von Strom und Wärme genutzt werden kann.
Im zweiten Schritt wird der Kohlenstoff in den Gärresten unter Druck und Wärme (hydrothermale Karbonisierung, HTC) in Biokohle umgewandelt. Sie kann als klimaneutraler Brennstoff genutzt werden. Die flüssigen Bestandteile der Gärreste ergeben Prozesswasser für Schritt 3, das durch den HTC-Prozess zusätzlich mit Kohlenstoff angereichert wurde. Daraus wird durch erneute Gärung weiteres Methan gewonnen. Mikrobiologisch nicht verwertbarer Kohlenstoff wird gefiltert und karbonisiert. Zurück bleibt gereinigtes Wasser, das in der Industrie verwendet werden kann.
Um die Vorzüge dieses Prozesses aufzuzeigen, hat das Forscherteam berechnet, wieviel Energie die Papierfabrik TELA GmbH in Niederbipp BE durch diese neuartige Verwertung ihrer flüssigen Reststoffe gewinnen würde. Demnach könnten aus den gut 20'000 Tonnen Trockensubstanz ihres Papier- und Bioschlamms pro Jahr rund 34'000 Megawattstunden thermische Energie produziert werden. Das sind 12'600 Megawattstunden mehr als beim herkömmlichen Verwertungsprozess mit Entwässerung und Verbrennung. Der Mehrertrag entspricht 7 Prozent des Gesamtenergiebedarfs der Papierfabrik im Jahr 2023. Durch die Substitution von Erdgas könnten die jährlichen CO2-Emissionen um rund 13 Prozent gesenkt werden.
In ihrem Projektschlussbericht gehen die Forschenden davon aus, dass die Energieausbeute zusätzlich erhöht werden könnte, wenn der HTC-Prozess künftig noch exakter auf das spezifische Substrat abgestimmt würde. Projektleiter Hajo Nägele sieht im VARESI-Konzept eine Schlüsseltechnologie. Sie eröffne die Perspektive für den wirtschaftlichen Bau und Betrieb dezentraler Bioraffinerien für lokal anfallende nasse Biomassen. Das neuartige Verfahrenskonzept könne zudem die Dekarbonisierung etwa der Sektoren Abwasserbehandlung und Landwirtschaft unterstützen und lasse sich effizient mit einer Nährstoffrückgewinnung wie Stickstoff und Phosphor kombinieren. ce/mm
