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DAS FACHMAGAZIN FÜR BIOENERGIE UND -ÖKONOMIE Samstag, 23.06.2018

05_10_verbio_werk_grBiogas verbessert CO2-Bilanz von Bioethanol

Die Hefen, die Getreide zu Bioethanol vergären, sind wählerisch und lassen viel Energie in der Schlempe zurück. Um diese Energie zu nutzen, entwickelte die Verbio AG ein eigenes Biogas-Verfahren, das sie im Juli in ihrem Werk in Zörbig in Betrieb nahm.

„Wir haben alles anders gemacht als die anderen“, beschrieb Claus Sauter, Vorstandsvorsitzender der Verbio Vereinigte Bioenergie AG, seine Unternehmensstrategie anläßlich der Eröffnung der betriebseigenen Biogasanlage zur Nutzung von Schlempe in Zörbig in Sachsen-Anhalt. Verbio stellt Biokraftstoffe her, die Kapazität an den beiden Standorten Schwedt und Zörbig reicht für 450.000 Tonnen Biodiesel und 300.000 Tonnen Bioethanol pro Jahr. Mit der Schlempe vergärenden Biogasanlage sei insgesamt eine integrierte Bioraffinerie entstanden, erklärte Sauter vor über hundert geladenen Gästen weiter. „Wir setzen damit einen neuen Standard.“

Dahinter verbirgt sich der Anspruch, Biokraftstoffe einerseits bezahlbar zu machen und andererseits möglichst CO2-neutral zu produzieren, zumal Elmar Baumann vom Verband der Deutschen Biokraftstoffindustrie vermutete, daß ab dem Jahr 2015 der Erzeugerpreis für Biokraftstoffe umso höher sein wird, je treibhausgaseffizienter diese sind. Sowohl bei Biodiesel als auch bei Bioethanol fallen Klima- und Ökobilanzen sehr unterschiedlich aus, je nachdem wie Nebenprodukte genutzt und wie effizient die Herstellung ist.

Und genau hier setzten die Überlegungen der Verbio-Chefs vor bereits fünf Jahren an. Insbesondere bei der Bioethanolproduktion entsteht viel „Abfall“ in Form der sogenannten Schlempe, die zu 80 bis 95 Prozent aus Wasser besteht und in der mit Ausnahme eines Teils der Stärke noch fast alle Nährstoffe enthalten sind. Bisher wurde die Schlempe teils direkt verfüttert, öfter aber eingedampft, um die festen Bestandteile als Futtermittel besser transportieren zu können. „Da wird die nasse Schlempe getrocknet, in landwirtschaftlichen Biogasanlagen dagegen der trockene Mais extra mit Wasser versetzt, um ihn vergären zu können“, so Sauter. „Welch ein Unsinn!“ Und betonte gleich anschließend, daß nur der Mittelstand im Gegensatz zu Großkonzernen beweglich, klein und innovativ genug sei, um Alternativen zu schaffen.

Schlempe als Substrat

Das Ergebnis der Verbio-Überlegungen ist eine Biogasanlage für die Schlempe. Daß es fünf Jahre bis zur Inbetriebnahme dauerte, liegt an den besonderen Inhaltsstoffen der Schlempe. Im Grunde ist sie ein Gärrest, und zwar der Rest, den Hefen hinterlassen, wenn sie einen Teil der Stärke aus dem gemahlenen und mit Wasser angemaischten Getreidekorn in Alkohol umgesetzt haben. Abbauprodukte der Stärke sowie Eiweiße, Fette, Zellulose und anderes bleiben ungenutzt und machen die Schlempe so zu einem geeigneten Substrat für die Biogasproduktion. Angereichert ist sie aber auch mit Stoffwechselprodukten der Hefe. Diese stören zwar nicht bei der Alkoholgewinnung, in der Biogasanlage aber schon.
Hierfür das richtige Verfahren auf dem Markt zu finden, hätte sich als aussichtslos erwiesen, berichtet Enrico Fichter, der als Verfahrensingenieur für die Biogasproduktion bei Verbio zuständig ist. Im Jahr 2006 wurden deshalb zehn Versuchsreaktoren mit Volumina zwischen 80 und 60.000 Liter in Zörbig aufgestellt, um selbst ein Verfahren zu entwickeln – mit Erfolg. Inzwischen ist darauf ein eigenes Patent angemeldet worden. Neben dem Lösen der Probleme mit den Hemmstoffen mußte auch der Bedarf an Spurenelementen und anderen Nährstoffen ermittelt werden, denn Schlempe ist für Biogas produzierende Bakterien eine recht einseitige Nahrung. Erst im vergangenen Jahr konnte dann der Bau der Großanlagen starten, zunächst in Zörbig, unmittelbar danach auch in Schwedt. Insgesamt 40 Millionen Euro wurden in das Projekt investiert.

05_10_verbio_grafik_grAufbereitung zu Biomethan

Jetzt stehen in Zörbig gegenüber der fast klein anmutenden Bioethanolproduktion sechs relativ hohe, 8.000 Kubikmeter große Fermenter, die jeweils zwischen 1.600 und 8.000 Kubikmeter Dünnschlempe aufnehmen – Dünnschlempe statt Schlempe, weil aus der Schlempe zunächst per Dekanter die festen und größeren Bestandteile wie Schalenreste abgetrennt werden, die Rinderhalter gern als Futter abnehmen. Übrig bleibt die Dünnschlempe, die dann in 20 Tagen hydraulischer Verweilzeit in den Biogas-Fermentern vergoren wird.
Zur Aufbereitung des Biogases kaufte Verbio bewährte Anlagentechnik ein. Die Grobentschwefelung übernimmt eine biologische Stufe vom Hersteller Paques, die anschließende Feinentschwefelung Aktivkohlefilter, bis der Schwefelgehalt bei drei Parts Per Million (ppm) liegt. Wichtig ist der Ausschluß von Luft im gesamten Prozeß, da das Biogas zu Biomethan aufbereitet und eingespeist werden soll, auch wenn die dafür nötige Aminwäsche noch in Bau ist. Solange wird mit dem Biogas die Dampferzeugung im Kesselhaus für die Destillation des Bioethanols befeuert, die 20 Tonnen Dampf pro Stunde erzeugen muß. Abnehmer der geplanten 3.000 Normkubikmeter Biomethan pro Stunde ist hier wie bei den beiden nur 30 Kilometer westlich liegenden Biogasparks in Könnern die Mitgas Verteilnetz GmbH. Zörbig allein produziert etwa soviel Biomethan wie die beiden Parks in Könnern zusammen.
Ein weiterer Teil des wohlsortierten Wirrwarrs von Kolonnen, Leitungen, Behältern und Schaltschränken neben den Fermentern ist die Ammonium-Strippung, ebenfalls eine Entwicklung aus dem Haus Verbio, denn die auf dem Markt erhältlichen Verfahren hatten dem Biokraftstoffhersteller einen zu hohen Energiebedarf. Der hohe Anteil an Eiweißen im Getreide – beim Brotbacken erwünscht – bewirkt im Gärrest hohe Ammonium-Gehalte. Um sie zu verringern, wird der Gärrest mit Wasserdampf gestrippt. Das mitgerissene Ammonium wird anschließend in Schwefelsäure gelöst, so daß ein Ammonium-Sulfat-Dünger für die Landwirtschaft entsteht, der etwa acht Prozent Stickstoff und neun Prozent Schwefel enthält. Er wird in einem der zwei 10.000-Liter-Tanks hinter den Fermentern gelagert. In den anderen Tank wird der gestrippte Gärrest gepumpt, den später Landwirte als organischen Dünger ausbringen. Diese Art von Verbundanlage lobte sogar Frank Scholwin vom Deutschen Biomasse-Forschungs-Zentrum (DBFZ), auch wenn er die Anlage anfangs für zu groß hielt, gab er bei seiner Rede auf der Eröffnungsfeier zu. Doch genau in solchen Nutzungskaskaden sehe er die Zukunft.

Der Verbund der verschiedenen Verfahren von Bioethanol-, Biogas- und Düngerherstellung biete aber noch mehr Vorteile, so Georg Pollert, bei Verbio Vorstand für Produktion, Technik und Personal: Zwischen der Bioethanol- und Biogas-Produktion ließe sich gewissermaßen hin- und herswitchen, also je nach Marktlage mal mehr Bioethanol und mal mehr Biogas erzeugen. Die Energieausbeute liege durch den Verbund bei 90 Prozent je Hektar Anbaufläche und sei damit gegenüber der reinen Bioethanol-Produktion um 40 Prozentpunkte gestiegen. 

www.verbio.de

Dorothee Meier

Dieser Artikel ist in der Ausgabe 5 / 2010 energie pflanzen erschienen.


Bioethanol entsteht durch Vergärung mit Hefen

(dme). Bioethanol entsteht aus der Vergärung von Stärke durch Hefepilze, prinzipiell genauso wie Bier gebraut und Hefeteig angesetzt wird. Allerdings ist die Substratwahl für die Bioethanol-Produktion weniger eingeschränkt. Verwendet werden können alle Getreidearten: Weizen, Roggen, Gerste, Mais und andere. In Zörbig ist jedoch Roggen die Hauptfrucht. Gesichert wird der Rohstoff zunehmend über Vertragsanbau, überwiegend aus der Region und sonst aus benachbarten EU-Staaten, so daß Verbio bereits jetzt alle nötigen Nachweise für die Zertifizierung nach der Biomasse-Nachhaltigkeitsverordnung erbringen kann. Insgesamt 50.000 Hektar Anbaufläche für die beiden Werke in Schwedt und Zörbig hat Verbio über Rahmenverträge mit den jeweiligen Landesbauernverbänden unter Vertrag. Abgewickelt werden die Verträge über die Märka GmbH, einem vor allem in Ostdeutschland aktiven Erfassungshändler.
Wichtig für die Bioethanol-Produktion ist der Stärke- und nicht der Eiweißgehalt des Korns, so daß die Landwirte auf Teile der Stickstoffdüngung verzichten können, was Verbio auch honoriert. Ebenso spielen Feuchtegehalt und Verunreinigungen eine geringere Rolle, schließlich wird der entstandene Alkohol nicht von Menschen, sondern Fahrzeugen geschluckt. Dennoch werde dies beim Ankaufspreis berücksichtigt, so ein Firmensprecher.

Bei der Anlieferung wird automatisch eine Probe entnommen und analysiert, bevor das Getreide gemahlen wird - recht grob, um Strom für die Mühlen zu sparen, bei der Vergärung stört das nicht. Das Wasser zum Anmaischen stammt aus einem späteren Produktionsschritt und wird so im Kreislauf geführt. Zum Schluß wird noch die Hefe zugesetzt.
Danach sichern behördliche Plomben alle Anlagenteile, in denen sich Alkohol befindet, denn ab hier gilt das staatliche Alkohol-Monopol. In den Fermentern spaltet nun die Hefe die Stärke in Zucker und produziert aus Mangel an Sauerstoff aus einem bestimmten Zuckeranteil, der Glucose, Kohlendioxid und Alkohol bis zu einer Konzentration von zehn Prozent. Anschließend wird die vergorene Masse destilliert und das Destillat ein zweites Mal verdampft. Das Bioethanol besitzt dann einen Ethanol-Gehalt von 99,8 Prozent, je 0,1 Prozent sind Wasser und höhere Alkohole. Der zurückgebliebene Anteil der Gärmasse, Dickschlempe genannt, wird in Dünnschlempe und Treber dekantiert. Der Treber eignet sich als Viehfutter, die Dünnschlempe enthält noch Zellulose, Eiweiß, Fett und vor allem den für Hefe unvergärbaren Zucker Pentose.

Dieser Artikel ist in der Ausgabe 5 / 2010 energie pflanzen erschienen.




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