Was ist HTC?

HTC-Pilotanlage Bad Königshofen

Bei der Hydrothermalen Carbonisierung (HTC= HydroThermal Carbonisation) wird Biomasse zusammen mit Wasser in saurem Milieu unter Luftabschluss auf 180 bis 200 °C erhitzt. Der Druck stellt sich auf 12 bis 18 bar ein. Dabei werden die Kohlehydrate dehydratisiert, d.h. Wasser wird von ihnen abgespalten. Nach vier bis 16 Stunden ist die Biomasse über verschiedene Zwischenstufen vollständig in Pflanzenkohle umgewandelt. Der Prozess verläuft ab einer Temperatur von ca. 180 °C exotherm ab. Diese Wärme kann ebenfalls genutzt werden. Die Energiebilanz ist stark von der Art und dem Wassergehalt der Biomasse abhängig; es ist jedoch davon auszugehen, dass im Normalfall mehr Energie frei wird als zur Prozesssteuerung erforderlich ist. Der große Vorteil hydrothermaler Verfahren liegt darin, dass grundsätzlich jede Art von Biomasse mit ihrem natürlichen Wassergehalt ohne aufwändige Vorbehandlung eingesetzt werden kann.

Für HTC-Produkte bestehen prinzipiell verschiedene Nutzungsmöglichkeiten: (i) als Bio-Kohle zur Ausbringung auf Ackerfächen zwecks Bodenverbesserung und CO2-Speicherung, (ii) zur direkten Energiegewinnung durch Verbrennung, (iii) zum Betrieb von Brennstoffzellen, (iv) zur Weiterverarbeitung z.B. zur Benzinherstellung nach dem Fischer-Tropsch-Verfahren, (v) zur Kunststoffherstellung als Industrierohstoff (Aktivkohle, Gebäudeisolierung, Beton- oder Straßenbelags-Zuschlagsstoff). Die aus den Startsubstraten in der Lösung am Ende des HTC-Prozesses verbleibenden Nährstoffe legen deren Nutzung als Düngemittel nahe.

Wesentliche mögliche Vorteile des HTC-Verfahrens darin, dass

• zusätzliche und neue Verwendungsmöglichkeiten für Biomasse entstehen;
• unabhängig von der weiteren Verwendung der gewonnenen Biokohle der Anteil des gebunden bleibenden CO₂ grundsätzlich deutlich höher ist als bei konventioneller Nutzung von Biomasse, so dass sich Vorteile für den Klimaschutz ergeben;
• sogar eine „negative CO₂-Bilanz“ möglich wird, indem Biokohle zur Bodenverbesserung ausgebracht wird und langfristig im Boden gebunden bleibt.

Während die HTC-Technologie so weit ausgereift ist, dass es möglich ist, marktfähige Anlagen im Technikumsmaßstab zu realisieren, bestehen bezüglich der sinnvollen Verwertung der Biokohle noch zahlreiche offene Fragen.

In Bad Königshofen hat die Artec Biotechnologie GmbH - Tochter der Renergie Systeme GmbH und der Agrokraft GmbH - ein HTC-Pilotanlage realisiert. Diese dient zur Durchführung von Versuchen, der Evaluierung und Forschungsprojekten.

Verbundvorhaben mit dem KIT

Hydrothermale Carbonisierung (HTC) – Produktanalyse, technische Evaluierung, landwirtschaftliche Einsatzfelder

Laufzeit:
2010

Träger:
Verbundvorhaben der Agrokraft GmbH und des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT; vormals Forschungszentrum Karlsruhe)

Förderung:
Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR) mit Mittel des Bundesministeriums für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutrz (BMELV)

Ziel:

Ziel des Verbundvorhabens ist die nach aktuellem Stand des Wissens und der Technik bestmögliche Klärung von Fragen grundsätzlicher Bedeutung im Zusammenhang mit dem HTC-Verfahren vor allem im Hinblick auf den Einsatz in der Landwirtschaft.  Anhand des Versuchsbetriebs der vorhandenen Pilotanlage in Bad Königshofen sollen übertragbare Ergebnisse hinsichtlich Anlagentechnik und Verwendbarkeit der HTC-Produkte erarbeitet sowie das Einsatzpotenziale in der Landwirtschaft analysiert und bewertet werden.

Die Verwendbarkeit und das Einsatzpotenzial der HTC-Produkte sollen anhand einer umfassenden chemischen Analyse der an der Versuchsanlage gewonnenen HTC-Produkte in der wässrigen und festen Phase durch das Forschungszentrum Karlsruhe analysiert werden. Diese Anlage wird im Rahmen des Versuchsbetriebs einer fortlaufenden technischen Evaluierung unterzogen, um die Technik zu optimieren.

Teilziele des Vorhabens sind daher:

• HTC-Produkte in der wässrigen und festen Phase chemisch-qualitativ und quantitativ zu analysieren,
• den Prototypen der Carbonisierungs-Anlage technisch zu evaluieren und weiterzuentwickeln,
• das Potenzial der HTC-Technologie für den Einsatz in der Landwirtschaft zu bewerten.