DE10246371A1 - Vorrichtung und Verfahren zur kontinuierlichen Gewinnung von Kohlenstoff (RC) aus Biomasse - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur kontinuierlichen Gewinnung von Kohlenstoff (RC) aus Biomasse Download PDF

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Abstract

Zur Gewinnung von Kohlenstoff aus nachwachsender vegetabiler Biomasse wird Biomasse unsortiert im Anlieferungszustand mechanisch zerkleinert, durchmischt und unter Luftausschluss mit Sattdampf erhitzt und ausgepresst. Die entstehenden Presslinge werden erneut zerkleinert und weiterhin unter Luftausschluss in mehreren Verfahrensstufen durch nasse und trockene Destillation in Kohlenstoff (RC) überführt. Alleiniges Heizmedium ist Wasserdampf in seinen Zustandsformen Sattdampf, Hochdruckdampf und überhitzter Dampf. RC dient zum Ersatz von Kohle und Holzkohle, als Grundstoff für die Hydrierung zu synthetischen Kohlenwasserstoffen, die Erdöl und Erdgas ersetzen sollen. Die benötigte Biomasse wird auf z. B. renaturierten Flächen gewonnen, die mittels Brauchwasser bewässert werden, das Regenwasserqualität haben soll. Das Brauchwasser wird aus ungeeigneten Wässern mittels Solarenergie gewonnen. Die Verarbeitungsmethoden des RC entsprechen den Methoden, die bereits für Kohle bekannt sind und nur adaptiert werden müssen.

Description

  • Die Rohstoffbasis vieler Produkte der organischchemischen Industrie sind Kohlenstoffverbindungen, die aus Erdöl und Erdgas gewonnen werden. KW sind nach dem heutigen Stand der Technik unentbehrliche Energieträger im Haushalt, in der Industrie, im Handwerk und im Verkehrswesen. KW können durch Förderung der Rohstoffen aus fossilen Lagerstätten aber auch durch chemische Synthesen gewonnen werden. Die Lagervorräte fossiler Brennstoffe werden über kurz oder lang erschöpft sein, Der Bedarf von KW muss deshalb von synthetisch hergestellten KW übernommen werden. Syntheseverfahren zur Herstellung von KW aus Kohle sind aus einem sehr umfangreichen Schrifttum bekannt, Die bekanntesten Verfahren wurden über Jahre hinweg mit Erfolg im grosstechnischen Massstab genutzt. Ihnen allen haftet jedoch der Nachteil an, dass die bekannten Verfahren auf der Verwendung von fossilen Rohstoffen basieren(Kohle, ua). Verfahren zur Gewinnung von Kohlenstoff (Holzkohle) aus vegetabiler Biomasse sind schon aus dem Altertum bekannt. Es hat auch Entwicklungen gegeben, aus Biomasse "Biokoks" herzustellen und dann daraus Synthesegas herzustellen. Der zu erwartende Bedarf an Kohlenwasserstoffen lässt sich nach dem Stand der Technik nicht decken, wenn als nachwachsende Biomasse nur Holz zur Kohlenwasserstoffsynthese eingesetzt wird, das nicht in ausreichender Menge und nicht in verfahrensgerechter Qualität zur Verfügung gestellt werden kann.
  • Es besteht demnach die Aufgabe, Verfahren und Anlagen zu entwickeln, um Kohlenstoff aus nachwachsender Biomasse in genügender Menge und Qualität für den zu erwartenden Bedarf zur Verfügung stellen zu können. Eine Lösung dieser Aufgaben, die eine Lösung des Problemkomplexes in seiner Gesamtheit umfasst, ist die hier vorgestellte Verfahrens- und Vorgehensweise, Dazu gehört die Sicherung der Rohstoffbasis, d.h. Biomasse unter Berücksichtigung der für die Zukunft relevanten ökologischen Gesichtspunkte, ständig und in ausreichendem Msse zur Verfügung zu stellen. Die benötigten Mengen können nicht aus den derzeitigen Ernten abgezweigt werden, sondern es müssen dafür zusätzliche Anbauflächen bereitgestellt werden, die zur Zeit nicht zur Verfügung stehen. Es ist deshalb erforderlich, z. B. ehemals land- und forstwirtschaftlich genutze Ländereien zu rekultivieren oder zusätzliche Flächen urbar zu machen. Für diese Aufgaben wird für die Bewässerung Brauchwasser in Regenwasserqualität benötigt, das mittels Solarenergie aus vorhandenem Oberflächenwasser (Meerwasser, Brackwasser, u.a.) gewonnen werden kann, dessen Qualität aber den vorgegebenen Anbsprüchen nicht genügt. Grundwasserresourcen sind erfindungsgemäss nur dann als nutzbar anzusehen, wenn sie ebenfalls der Forderung nach Regenwasserqualität Genüge tun können.
  • Zur Lösung der Probleme werden deshalb eine Reihe von Verfahrensstufen benötigt, die über die reine Umwandlung von Biomasse in Kohlenstoff hinausgehen.
  • Hierzu gehören:
    • 1.) Gewinnung von Brauchwasser in Regenwasserqualität durch Aufbereitung ungeeigneter Wässer (Schmutz-, Salz-, Brackwasser und andere verunreingten Wässern) mittels Solarenergie
    • 2.) Anbau von Biomasse unter Berücksichtigung biologischer und klimatologischer Aspekte, vorzugsweise nach dem Prinzip des 9-Nutzungsarten – Anbauschemas und Einbeziehung des Prinzips der Drei-Felder-Wirtschaft, wenn die örtlichen Gegebenheiten diese Fruchtfolgen gestatten.
    • der Drei-Felder-Wirtschaft, wenn die örtlichen Gegebenheiten diese Fruchtfolgen gestatten.
    • 3.) Ernte der Biomasse, ihre Aufbereitung für den Transport in die Aufarbeitungsanlagen und Prozessfolge zur Umwandlung von Biomasse in Kohlenstoff
    • 4.) Weiterverarbeitung und Nutzung des erzeugten Kohlenstoffs (RC) und der im Prozessverlaufisolierten Begleitsoffe
  • Die Gewinnung von Kohlenstoff durch Verkohlung (Verschwelung) von vegetabiler Biomasse gehört zu den ältesten bekannten Handwerken (Köhlerei). Über Jahrtausende blieb die Technik der Köhlerei technisch fast unverändert. Vegetabile Biomasse – in erster Linie Holz – wurde grob zerkleinert und in luftdicht verschliessbare Kammern (Meiler) oder andere Hohlräume (Retorten) eingebracht, angezündet und bei Sauerstoffunterschuss bzw. Abwesenheit verschwelt. Das Brennen (Verschwelen) wurde über die Regelung der Luftzufuhr gesteuert und in Gang gehalten. Freigesetzte Gase (Schwelgase) wurden verbrannt und und stellten dadurch die in der Anfangsphase des Prozesses benötigte Prozesswärme zur Verfügung. Die Ausbeuten an Holzkohle bewegen sich in der Grössenordnung von etwa 30 % des Augangsgewichtes des eingesetzten Materials. Der Rest besteht zu etwa gleichen Teilen aus Wasser, das ausgetrieben wurde und aus Begleitstoffen, die grösstenteils verbrannt wurden. Im letzten Jahrhundert wurde damit begonnen, die Verfahren technisch zu perfektionieren, halb- und vollkontinuierliche Prozesse wurden ausgearbeitet und erlangten industrielle Bedeutung. Begleitstoffe wurden nicht mehr grundsätzlich nur verbrannt, sondern nunmehr zum Teil als willkommene Nebenprodukte isoliert und zu verkaufsfähigen Produkten aufgearbeitet.
  • Unter Begleitstoffen in der Biomasse werden in dieser Anmeldung alle Verbindungen verstanden, die keinen Kohlenstoff enthalten, sowie alle Stoffe, die in der Biomasse in flüssiger Form bei RT (Temperatur der Umgebung enthalten sind oder durch die Einwirkung von höheren Temperaturen im Verlauf der Behandlung verflüssigt werden, sowie alle in der Biomasse enthaltenen Stoffe, die im Ausgangszustand gasförmig sind oder im Verlauf der Behandlun in den gasförmigen Zustand überführt werden Es ist seit langem bekannt, dass in der Biomasse sehr viele wertvolle Stoffe (Begleitstoffe) enthalten sind, die industriell nutzbar gemacht werden können. Dazu gehören Aceton, Essigsäure, Furane, Methanol, Äthanol aber auch komplizierte chemische Verbindungen wie ätherische Öle, Pflanzenfette, Pflanzenöle, Harze usw. Diese Materialien zu verbrennen, ist weder aus ökonomischer noch aus ökologischer Sicht sinnvoll. Dies war der Grund für Entwicklungen, erhitzte Gase – vorwiegend Prozessgase – als Heizmittel einzusetzen. Es wurde auch versucht, die altbekannten Chargenproduktionen in Meilern oder Retorten durch kontinuierliche Verfahren zu ersetzen. Bei den meisten dieser technisch bewährten Anlagen handelt es sich jedoch nur um halbkontinuierlich arbeitende Systeme. In kontinuierlichen Anlagen, wie sie hier beschrieben werden, wird das Material während des Verschwelprozesses durch die Anlage hindurchtransportiert, ohne dass es zu prozessbedingten Stillständen im Produktionsablauf kommen muss. Bei dem Transport durch die einzelnen Abschnitte der Anlage können die Durchlaufgeschwindigkeiten und die Temperaturen sektionsweise gezielt variiert werden. Es ist ausserdem möglich, den Gesamtprozess aus technischen Gründen an geeigneten Stellen zu unterbrechen und – ggf an anderem Ort – zu einem späteren Zeitpunkt (z.B. nach Zwischenlagerung) fortzusetzen.
  • Eingangs wurde festgestellt, dass für die Verkohlungsprozesse zur Herstellungvon Pflanzenkohle im wesentlichen Holz herangezogen wurde und wird. Andere Biomassaen kamen und kommen nur seltenen zum Einsatz. In den konventinellen industriellen Anlagen wird vorgetrocknets Material verarbeitet, das vorzugsweise in der Art von kleineren Briketts in den Arbeitsprozess eingebracht wird.
  • In vegetabilen Biomassen sind vielfach Verbindungen, wie z.B. Furane, Methanol, Äthanol und andere Verbindungen enthalten, die bei niedrigen Temperaturen sieden. Grössere Anteile dieser Substanzen entweichen unter den üblichen Bedingungen bereits bei der Vortrocknung der Biomasse in die Athmosphäre und gehen damit einer sinnvollen Nutzung verloren. Dieser Umstand wurde in der Vergangenheit wenig beachtet, weil diese Produkte ebenso wie andere Rohstoffe aus Erdöl und/oder Erdgas herstellbar sind oder auf anderen Wegen gewonnen werden können.
  • Hier wird vorgeschlagen und beansprucht, Kohlenstoff aus jeglicher Art von nachwachsender vegetabiler Biomasse herzustellen. Auf den Wassergehalt der zur Verarbeitung kommenden ( vorwiegend vegetabilen) Biomasse soll keine Rücksicht genommen werden. Damit entfällt eine Vortrocknung des Materials zu Prozessbeginn. In der industriell üblichen Verfahrensweise ist dagegen die Trocknung vorgesehen. Weil auf die Art der zu verarbeitendeb Biomasse in diesem Verfahren keine Rolle spielt, kann die ein Mal konzipierte Form und Konstruktion der Gesamtanlage praktisch unverändert weltweit zum Einsatz kommen. Durch diese Rationalisierung sind Austauschbarkeit von Anlagenteilen, Ersatzteilbeschaffung und die Vergleichbarkeit der Betriebsabläufe gesichert.
  • Die bekannte Holzkohle dient u.a als Füllstoff (Reifenindustrie), als Farbkomponente in Farben und Lacken, in der Pharmazie als Arzneimittel. Sie wird als Absorptions- und Filtermaterial und weiteren allgemein bekannten Einsatzgebieten gebraucht.
  • Die Verwendung von Holzkohle als Energielieferant ist bekannt. Holzkohle kam zu Beginn des letzten Jahrhunderts noch in Hunderttausenden von jato bei normalen Verhüttungsprozessen zum Einsatz. Heute ist die Verwendung von Holzkohle in der Metallurgie nur noch in Ausnahmefällen üblich. Holzkohle kann im Kleinhandel z.B. mit Braunkohlebriketts preislich konkurrieren, obwohl sie in ihrer Herstellung nicht subventioniert wird.
  • Um Erdöl und Erdgas durch synthetische Kohlenwasserstoffe ersetzen zu können, wurde Kohle nach den bekannten "Kohleverflüssigungsverfahren" von Bergius, Fischer/Tropsch ua. hydriert. Diese Hydrierungen wurden in Deutschland in erster Linie durchgeführt, um von Erdölimporten unabhängig zu werden. Bei Verwendung von RC an Stelle von Kohle (Koks)laufen die chemischen Reaktionen – z.B. Hydrierungen – einfacher (sicherer) und mit höherer Ausbeute ab. RC ist ebenfalls für die Erzeungung von Kalziumkarbid geeignet, das als Ausgangsprodukt für die Acetylenchemie bekannt ist. Aus RC lässt sich Wassergas erzeugen, das als Ausgangsmaterial für Hydrierungen, für die Chemie des Kohlenoxids (Oxochemie, Phosgensynthese) u.a. Anwendungen in der Grosschemie dienen kann. RC kann auch als konventioneller Energieträger Verwendung finden. RC ist in der Lage, alle Aufgaben von jeder Art, von Holzkohle und anderen festen Brennstoffen zu übernehmen. Die Umstellung von Kohle auf RC ist heute keine Frage von Autarkiebestrebungen mehr, sondern eine Notwendigkeit, wenn die Bereitstellung von Kohlenwasserstoffen für die Erzeugung von petrochemischen Produkten bei Beachtung ökologischer und klimatologischer Aspekte gewährleistet werden soll.
  • RC ist aufgrund seiner Herstellungsverfahrens wesentlich reiner als Naturkohle (praktisch schwefelfrei) und als die Koksarten, die aus fossiler Kohle gewonnen werden. Als Verunreinigungen sind besonders die Schwefelverbindungen in der weiterverarbeitenden Industrie unerwünscht, weil sie für die üblichen Katalysatoren als Kontaktgifte wirken sind. Hinzu kommt, dass viele katalytisch beeinflussbare Reaktionen zu den Oberflächenreaktionen gehören und aus diesem Grunde die herstellungsbedingte hohe innere Oberfläche von RC besonders vorteilhaft ist.
  • Die Verwendung von Holzkohle und/oder RC ist aus Gründen des Klimaschutzes und der Ökologie von besonderer Bedeutung, weil bei der Verbrennung dieses Kohlenstoffs und seiner Umsetzungs- bzw. Folgeprodukte nur die Mengen Kohlendioxid freigesetzt werden, die zuvor bei der Fotosynthese der Luft entnommen worden sind. Dies gilt für alle Rohstoffe und Fertigprodukte, die aus Holzkohle und/oder RC hergestellt worden sind. Im Gegensatz dazu belasten die Materialien, die aus fossilen Rohstoffe hergestellt werden, die Umwelt. Bei ihrer Verbrennung und/oder Verrottung werden kohlendioxidmengen freigesetzt, die den bestehenden Kohlendioxidkonzentrationen hinzugerechnet werden müssen. Diese zusätzlichen Kohlendioxidmengen tragen ebenso wie andere begleitende Umweltgifte (Schwefeldioxid, im negativen Sinne zur Klimaveränderung bei. Besondere Beachtung sollte der Umstand finden, dass Erdöl nicht auf der festen Erdoberfläche sondern im Wasser seinen Ursprung hat. Damit war Erdöl vor seiner Entstehung nicht Bestandteil des Kohlendioxidkreislaufes auf der festen Erdoberfläche, sondern dem im Wasser und bildet demzufolge bei seiner Oxidation eine zusätzliche Belastung des Kohlendioxidkreislaufes auf der Erdoberfläche, bzw. in der Athmosphäre.
  • Die schonende und möglichst quantitative Gewinnung der Begleitstoffe bei dem Verschwelungsprozess der Biomasse ist Bestandteil dieses Verfahrens. Dieser Teil des Verfahrens unterstützt den ökologischen Gedanken sehr wesentlich, weil Rohstoffe gewonnen werden, deren Synthese aus fossilen Rohstoffen sich dadurch erübrigen. (s. Furane ). Ein weiterer Vorteil dieses Kohlenstoffs (RC) ist es, dass bei seiner Verbrenung keine ökologisch bedenklichen Schadstoffe freigesetzt werden, weil praktisch keine ökologisch bedenklichen Begleitstoffe im RC enthalten sind.
  • Weil alle Arten von Biomasse in das Verfahren mit einbezogen werden, kann auch Biomasse mit verarbeitet werden, die auf ökologisch verunreinigten Böden herangewachsen ist. Die wasserlöslichen Anteole der belstenden Stoffe gelangen in die Biomasse und werden in der ersten Verfahrensstufe bei der Behandlung mit Wasserdampf aus der Reaktionsmasse herausgelöst, abgeschieden und können dann nach den bekannten Methoden der Verfahrenschemie abgetrennt und isolieert, ggf. sogar erneut nutzbar gemacht werden.
  • Für chemische Synthesen und in anderen Verwendungsbereichen ist der hohe Reinheitsgrad von besonderem Vorteil, z.B. bei der Siliziumproduktion. Die verfügbaren Kapazitäten zur Herstellung des RC im Chargenbetrieb und in Semikontinueanlagen können den künftigen Bedarf an RC nicht decken. Diese können nur Kontinueanlagen produziert werden.
  • Bei der Verschwelung von Biomasse muss im Anfangsstadium der Reaktion Energie aufgewendet werden, die in Kohlenmeilern aus der Verbrennung eines Teiles des eingesetzten Rohmaterials bezogen wurde. Diese Art der Energieversorgung sollte aus ökologischen Überlegungen so weit wie möglich vermieden und stattdessen Energien verwendet werden, die in Solar-, Wind- oder Wasserkraftwerken gewonnen werden.
  • Die Anlagen im Sinne dieses Verfahrens sollen nicht auf die Verwendung von speziell ausgesuchten Materialien ausgerichtet sein, sondernes soll jede Art zur Verschwelung geignete Biomasse unsortiert und wie angeliefert in Anlagen gleicher Bauart verarbeitet werden. Rohstoffe (Ausgangsmaterialien) im Sinne dieses Verfahrens sind alle Arten (vorzugsweise) vegetabiler Biomasse. Tierische Biomasse kann vom Verfahren nicht ausgeschlossen werden, weil diese beispielsweise bei der Verarbeitung von vegetablier Biomasse als Verunreinigung in den Prozess mit eingeschleppt werden kann.
  • Für die verfahrensgemässe Erzeugung von RC und unter Berücksichtigung der angesprochenen Vorstellungen, Bedingungen und Auflagen wurde das im Folgenden beschriebene Verfahren mit dem dugehörige Anlagenkonzept entwickelt.
  • Das erfindungsgemässe Verfahren ist in mehrere Hauptstufen unterteilt.
  • Stufe 1. Erzeugung von Biomasse zur Herstellung von Kohlenstoff (RC) Das erfindungsgemässe Verfahren ist so ausgelegt, dass an die Qualität und/oder Zusammensetzung der Biomasse keine besonderen Ansprüche gestellt werden müssen. Es besteht deshalb die Möglichkeit, sowohl gesundes als auch durch Schädlings- oder Krankbefall unverwendbar gewordene Biomasse einzusetzen. Es kann auch Material eingesetzt werden, das infolge von Hagelschlag, Wind- oder Schneebruch auf andere Weise nicht mehr wirtschaftlich verarbeitet werden kann. Weiterhin kommen als Ausgangsmaterial vegetabile Abfälle aller Art in Betracht, die in Industrie, Handwerk und aus dem Baugewerbe anfallen, Treib- und Sturmholz, schadstoffbelastetes Material. usw.
  • Die gegenwärtig zur Verfügung stehende, nachwachsende und für den angegebene Verwendungszweck geeignete Biomasse, reicht mengenmässig nicht aus, um den Bedarf für die Produktion von RC decken zu können. Die Erzeugung von nachwachsender Biomasse muss deshalb sehr stark erhöht werden. Dafür werden zusätzliche Anbauflächen benötigt, die durch Rekultivierung von Wüsteneien, Steppen, Brachflächen usw vorzugsweise in wärmeren Klimazonen (iberische Halbinsel, Balkanländer, Afrika, Arabien, China, usw) zur Verfügung gestellt werden können.
  • Ländereien für die Rekultivierungsmassnahmen stehen in genügendem Umfang zur Verfügung.
  • Sie können jedoch nicht sofort genutzt werden, weil für die Erzeugung der Biomasse Kohlendioxid, Wasser und Solarenergie zur Verfügung stehen müssen.
  • Solarenergie und Kohlendioxid stehen in unbegrenzter Menge zur Verfügung. Wasser ist vielerorts knapp oder nicht verfügbar. Die üblichen Methoden der Wasserbeschaffung sind z.B. Brunnenbohrungen, Anlegen von Wasserreservoiren (Stauseen) und Transfer dieser Wasermengen an die Bedarfsstellen. Diese Wässer sind jedoch oft mit Schadstoffen oder überhöhten Mengen von Mineralstoffen belastet. Es kommt deshalb oft vor, dass die Böden durch die Bewässerung mit diesen Wasserqualitäten auf Dauer versalzen und die Ertragslage dementsprechend beeinträchtigt wird.
  • Erfindungsgemäss wird deshalb für Bewässerungszwecke die Verwendung von Brauchwasser in Regenwasserqualität vorgeschrieben. Dieser Qualitätsanspruch kann entweder aus Beständen von qualitativ geeigneten Oberflächen- oder Grundwassern erfüllt werden oder aber durch Brauchwasser, das aus ungeeignetem Wasser durch Entsalzungs- oder Reinigungsanlagen qualitätsgerecht aufbereitet worden ist Für die Aufbereitung der verunreinigten Wässer soll vorzugsweise durch Solarenergie als Energiequelle dienen.. In der Literatur sind viele technisch ausgereifte Vorschläge für diesen Einsatzzweck beschrieben worden und es sind viele Anlagen zur Entsalzung von Wässern in Betrieb. Dieser Umstand wird durch die Veröffentlichung von statistischen Angaben über Produktionsmengen von Meerwasserentsalzungsanlagen in der Fachpresse bestätigt.
  • Die zur Aufnahme der Solarenergie bestimmten Rezeptorenflächen werden zur Zeit industriell in planarer Ausführung geliefert. Hier wird beansprucht, diese Rezeptoren nicht planar sondern vorzugsweise – dh. nicht ausschliesslich – in Form von Teilzylindern auszugestalten. Horizontal (liegende Formen) werden in Ost – West Richtung als Viertelzylinder angelegt, vertikale haben dagegen die Form von Halbzylindern. Falls konstruktiv die völlig gleichmässige Zylinderform nicht möglich ist, dann wird die Gesamtoberfläche durch Verbindung einer Vielzahl von rechteckigen Teilstücken in optimaler Annäherung an die Zylinderform als Polyeder angelegt. Die Oberflächen bestehen mindestens aus zwei Schichten, die äussere besteht aus UV-durchlässigem Material, dessen Oberfläche mit einer Rippenstruktur versehen ist. Diese konvexen Rillen verlaufen bei Horizontalanlagen senkrecht zur Ost-West-Achse, bei Vertikalanlagen sind die Rillen als Fischgratmuster ausgeformt. Bei Horizontalanlagen verläuft die gerundete Oberfläche nur bis zu einem Radialwinkel des Zylinders von 85 Grad der Zylinderform, um dann in eine Tangente überzugehen, die 15 bis 20 % des Zylinderradius über die 90 Gradmarke des Zylinders hinausreicht.
  • Diese ungewöhnliche Form der Oberflächen ermöglicht erfindungsgemäss, dass die einfallenden Strahlen der Sonne immer im optimalen Winkel auf die Oberfläche der Rezeptoren auftreffen und dass deshalb der Anteil der durch Reflektion abgestrahlten und dadurch ungenutzten Solarenergie auf ein Minimum reduziert wird und ferner, dass durch Brechung des Strahlenganges ein Teil der Strahlung in das Innere der Rezeptorschichten abgelenkt wird. Die folge dieser ungewöhnlichen Konstruktion die zur Aufnahme der eingestrahlten Energie zur Verfügung stehende Oberfläche hat zur Folge, dass die Rezeptoroberfläche nach mathematischen Gesetzmäsigkeiten bis zum Optimum vergrössert wird. Durch diese Massnahmen wird nur eine Möglichkeit genutzt, den Nutzungsgrad von eingestrahlten Solarenergie zu erhöhen, die auftreffende Energiemenge bleibt naturgemäss davon unberührt.
  • Die hier beschriebene Gestaltung der Rezeptoroberflächen ist technisch in allen Bereichen der Solarenergienutzung verwertbar und bleibt infolgedessen nicht auf diesen ausgewählten Anwen- Die Bewässerungs- und Anbaumassnahmen für die Rekultivierung von Böden zum (neuerlichen) Anbau zur Gewinnung von Biomasse können nicht weltweit in vollkommenn gleicher Weise durchgeführt werden, sondern sie müssen auf die örtlichen Gegebenheiten (Klima, Bodenbeschaffenheit und anderen Bedingungen) abgestimmt werden..
  • Es kann beispielsweise in manchen Gebieten ( Steppen, Sandgebiete) zur Vermeidung von Erosionen von Vorteil sein, zunächst Pflanzungen zum Zwecke einer Bodenbefestigung oder der Humusbildung durchzuführen und die eigentliche Produktion von Biomasse auf spätere Fruchtfolgen zu verschieben. Die Durchsetzung der Rekultivierungsmassnahmen ist eine Investition in die Zukunft und darf keinem Zeitdruck unterworfen werden.
  • Hierzu sei z.B. auf die Anpflanzung von tiefwurzelnden Gräsern verwiesen, wie sie auf den Nordseeinseln zur Bodenverfetigung verwendet werden oder auf den Anbau von z.B. Beispiel Lupinen, die nicht geerntet, sondern untergepflügt werden und damit als Dünger und als Humusbildner dienen. Zur Verhinderung von Bodenerosionen durch Windeinfluss kann z.B die Aussaat von Getreide in Wellenlinien ausgeführt werden, wie es vielerorts – z.B. in den USA – üblich geworden ist. Auch die Abdeckung der Bodenflächen mit Matten usw kommt für diese Zwecke in Betracht. Einfache " Riegel" werden ebenfalls angelegt. Die Anordnung nach dem Prinzip eines "Fischgratmusters" ist das hier bevorzugte Pflanzschema.
  • Die Grössenordnung der benötigten Flächen für die Gewinnung ausreichender Mengen von Biomasse für den künftigen Bedarf macht Massnahmen notwendig, die die Nachteile von Monokulturen mit sich bringen. Zu diesen negativen Folgen der Monokulturen gehören ihre Anfälligkeit gegen Schädlings- und Krenkheitsbefall. Traditionell führt dies zum Einsatz von Schädlings- und Pflanzenschutzmitteln, die von der Industrie angeboten werden. Im Gegensatz zu dieser Gepflogenheit ist der Einsatz dieser Mittel bei diesem Verfahren nur noch angebracht, wenn die Gefahr besteht, dass der zu erwartende Ertrag nicht in genügendem Masse zu erwarten ist. Es kann auch die krankheitsbefallene Biomasse in den weiteren Verarbeitungsprozess einbezogen werden. Dies gilt ebenfalls für schadstoffbelastete Biomasse, weil die Schadstoffe – wie bereits ausgeführt – im Verarbeitungsprozesse aus der Reaktionsmasse herausgelöst werden können.
  • Ein weiteres Mittel zur Bekämpfung der Gefahren von Monokulturen ist das bereits angesprochene 9 -Nutzungsarten -Anbauschema. Dargestellt wird dieses Schema durch ein Zahlenquadrat mit den fortlaufenden Zahlen von 1 bs 9. Jede Ziffer steht für eine spezielle Form von Nutzung des Anbaugebietes, die sich entsprechend in den Nachbarquadraten wiederholt. Flächen gleicher Nutzung sind damit in jedem Fall durch zwei separate Flächen anderer Nutzung voneinander getrennt. Die Guösse der Flächen und die Art ihrer Nutzung unterliegt des ortsspezifischen Gegebenheiten. Die Zahlen können für Getreidesorten, Baumarten, Weideflächen, Seen oder auch Verarbeitszentren stehen. Wenn es notwendig erdcheint, können in die Anbauplanung auch die Prinzipien der Drei-Felder-Wirtschaft mit einbezogen werden.
  • Diese Anbauform ermöglicht eine örtlich optimierte Variabilität im Anbau von Biomasse bei gleichzeitigem einheitlichen System von Anlagenkonzeption von Verfahrensablauf. Sie erschwert das Überspringen von pflanzenspezifischen Schädlingen und Krankheiten auf Flächen gleicher Nutzzung weil die Erreger oder Schädlingen die Barrieren von immer zwei anders genutzten Flächen überwinden müssen. Dei Grössen der Flächen sind variabel, gleichen sich den Bodenverhältnissen an werden aber so ausgefegt, dass sie den Bedingungen einer technischen Bearbeitung entsprechen. (Anbau- bzw. Pflanzschema separat) Stufe 2. Ernte, Aufbereitung und Transport des Biomaterials.
  • Die Ernte der Biomasse erfolgt nach den üblichen Prinzipien und den standardmässigen Methoden. Anders als bei den üblichen Ernten ist es , dass die Erntefähigkeit bei diesem System nicht unbedingt mit dem Reifegrad der zu erntenden Biomasse in Zusammenhang stehen muss. Wenn z.B. die Ernte verhagelt wurde, dann könnte sie üblicherweise nicht verwertet werden. Bei diesem Verfahren jedoch würde auch diese "Ernte" eingebracht und aufgearbeitet werden können. Es besteht verständlicherweise dabei durchaus die Möglichkeit von Ertrags- und Quaslitätsminderungen.
  • ständlicherweise dabei durchaus die Möglichkeit von Ertrags- und Qualitätsminderungen Ernten, die auf kontaminierten Böden heranwachsen und reifen, werden üblicherweise nicht verwertet sondern vernichtet. Bei dem beanspruchten Verfahren wird dies in der Regel nicht notwendig, sein. Die kontaminierende Substanzen, die wasserlöslich sind, werden über das Wurzelwerk in die heranwachsende Biomasse aufgenommen.. Unlösliche Schadstoffe verbleiben dagegen im Boden. Wenn erfindungsgemäss diese Biomasse im weiteren Verlauf der Behandlung nach oder während der Aufheizung mit Wasserdampf bei Temperaturen bis 100 Grad Celsius ausgepresst wird, dann werden die wasserlöslichen Schadsoffe aus der Biomasse herausgepresst, der noch verbleibende Rest der Schadstoffe wird in den Folgemit den anderen Begleitstoffen aus der Biomasse entfernt und bei der Aufarbeitung der Biomasse entsprechend verfahrensmässig berücksichtigt. Es ist demnach die Möglichkeit gegeben, mit Hilfe dieses Verfahrens – ggf durch mehrfache Wiederholung der Pflanzfolgen – Böden kostengünstig und umweltschonend zu sanieren, wenn sie mit wasserlöslichen Schadstoffen kontaminiert worden sind.
  • Die land- und forstwirtschaftlichen Ernten werden nach den üblichen Methoden durchgeführt. Wenn es nötig erscheint, kann bereits am Ort bei der Ernte eine Trennung der geernteten Biomasse nach ihrem beabsichtigten Verwendungszweck erfolgen : z.B. Nahrungs- und Futtermittel können von den Teilen der Pflanzen getrennt werden, die nicht geniessbar sind. Die ungeniessbaren Anteile werden der Verarbeitung zu RC zugeführt. Aus logistischen Gründen – aber auch zur Sicherung des Verbleibs niedrigsiedender Begleitstoffe in diesem Teil der Biomasse – werden die sperrigen Anteile der zur Verarbeitung zu RC bestimmten Biomasse vor Ort zerkleinert und per Silotransport zur RC-Anlage verbracht und dort in Silos zwischengelagert bzw. sofort verarbeitet. Schwere und/oder kompakte Materialien wie z.B. starke Äste oder Stämme werden als solche abtransportiert. Die Zerkleinerung des Materials erfolgt in diesen Fällen in der RC-Anlage.
  • Stufe 3. Verarbeitung der angelieferten Biomasse zu Kohlenstoff (RC) und die Abtrennung der Begleitstoffe.
  • Die Produktionskapazität allerbestehenden Anlagen zur Erzeugung von Holzkohle (die auch unter den Begriff RC fällt) reicht nicht aus, um den zu erwartenden Bedarf von RC decken zu können. Auch bei den modernsten Anlagen handelt es sich nicht um vollkontinierliche Anlagen, sondern um halbkontinueanlagen. Die Produktion in konventionellen Anlagen geht von gewürfeltem und vorgetrocknetem Ausgangsmaterial – in der Regel ist es Holz -aus. Nach dem erfindungsgemässen Verfahren wird Biomasse aller Art und Zusammensetzung in dem Zustand der Verarbeitung zugeführt, in dem sie z. B bei der Ernte anfällt oder der Anlage zugeliefert wird. Der Gewinnung von Begleitstoffen wird im erfindungsgemässen Verfahren ein entscheidend hoher Stellenwert eingeräumt. Bei konventionellen Verfahren wird diesenn Gedanken nicht die gleich hohe Beachtung zuteil.
  • Verfahren und Anlagen, die zur Verwirklichung dieser Gedankenkette entwichkelt wurden, sind Gegenstand dieser Erfindung.
  • Alle Stufen der Anlage sind miteinander verbunden, damit das eingesetzte Material auf seinem gesamten Wege durch die Anlage nicht mit der Aussenluft in Berührung kommen kann und niedrigsiedende Bestandteile nicht gasförmig in die Umwelt entweichen können. Insgesamt besteht die Anlage im Reaktionsteil aus einer Reihe von aneinandergefügten zylinderförmigen Teilen. Die Anlage ist so montiert, dass sie n Laufrichtung eine Negativneigung aufweist. Der Transport des Materials durch die Anlage wird mittels mechanischer Vorrichtungen z.B Pendelbleche, Kreuzbleche ( Typ Betonmischer oder Typ Gerbfässer), Schnecken u.a. bewerkstelligt, die in der einschlägigen Industrie bekannt sind. Während des Transportes durch die Anlage wird das Material von unten durch Einblasen von Heizgasen erhitzt. Das Gas wird in Laufrichtung des Materialflusses schräg von unten eingeblasen, wobei die Temperatur des Heizgases stufenweise angehoben wird. Das Heizgas wird durch Düsen eingeblasen, die zum Schutz vor Verschmutzungen verdeckt angebracht sind. Als Heizgas wird erfindungsgemäss ausschliesslich Wasserdampf verwendet, der in den verschiedenen Zustandsformen zum Einsatz kommt.
  • Die zur Verarbeitung zu Rc anglieferte Biomasse ist ihrer Struktur und Zusammensetzung inho mog. Dieses Material wurde in keiner Weise vorsortiert oder getroeknet, sondern in dem Zustand angeliefert und verarbeitet, wie sie anfällt Eine rationelle Verarbeitung setzt voraus, dass das Rohmaterial einigermassen homogen ist. Die Überführung der Biomasse in RC ist ein Vorgang, bei dem die Begleitstoffe aus dem Rohmaterial heraus destilliert werden (trockene Destillation, Verschwelung). Der Destillstionsvorgang wird beherrscht von den Gesetzen der Diffusion. Je grösser die Oberfläche des Materials ist, die für die Diffusionsvorgänge zur Verfügung steht, desto schneller und energiesparender kann die Diffusion erfolgen. Begleitstoffe können auch auf mechanischem Wege, z.B. durch Pressen, aus dem Rohmaterial entfernt werden. Aus diesen Gründen und mit dem Ziel zu einem vollkontinuierlichen Verfahrensablauf zu gelangen, wird der Ablauf des Verfahrens nach diesen Gesichtsüpunkten gegenüber dem Stand der Technik verändert:
    • 1.) Die angelieferte Biomasse wird – ggf. in mehreren Schritten – zerkleinert und direkt in Silobehälter gefüllt. Die benötigten Zerkleinerungsmaschinen sind in der Industrie bekannt. Die Grösse der mechanisch zerkleinerten Partikel der Biomasse entspricht dem Grössenspektrum der Partikel von Schreddermaterial, wie es z.B. bei der Humusproduktion üblich ist
    • 2.) Das zerkleinerte Material wird mit gesättigtem Wasserdampf in einem gekapselten Reaktionsraum aufgeheizt und einem Pressvorgang unterzogen. Das Pressen kann z.B. in einer Schnecken - oder einer Zylinderpresse erfolgen. Das Material wird in der Presse solange und soweit zusammen- und ausgepresst, bis keine Flüssigkeit mehr austritt. Dieser Vorgang bezweckt a.) die Entfernung aller Flüssigkeiten aus der Biomasse, die bei Temperaturen unter 100 Grad C genügend fliessfähig sind, b.) die Entfernung aller Substanzen, die bis 1 oo Grad C wasserdampfflüchtig sind und c.) die Verdichtung der eingesetzten Biomassein in der laufenden Produktion zu Kompaktzylindern gleicher und gleichmässiger Dichte.
  • In diesem Verfahrensschritt fallen Begleitstoffe als gas- oder dampfförmige Destillate und/oder Flüssigkeiten an, die in diesem oder ggf. kondensierten Zustand nach den in der Chemie üblichen Methoden und Verfahren aufgearbeitet und geigneten Verwendungszwecken zugeführt werden können. Die gewonnenen Begleitstoffe leisten einen Kostenbeitrag zur Finanzierung des Verfahrens und es erübrigt sich, diese Stoffe auf anderem Wege zu synthetisieren. Dieser Umstand ist ein weiterer positiver Aspekt im Sinne von Ökologie und Umweltschutz.
  • Die Herstellung der Kompaktzylinder hat zur Folge, dass das eingesetzte Material in seiner Dichte homogenisiert wurde, d.h. es bestehen volumenmässig keine grösseren Unterschiede mehr zwischen Blättern, Zweigen, Ästen und Stammholz. Für die Weiterverarbeitung gilt wie zuvor im ersten Teilarbeitsgang die Tatsache, dass die Grösse der zur Verfügung stehenden Oberfläche für alle Diffusionsvorgänge eine geschwindigkeitsbestimmende Grösse ist. Demzufolge werden die Kompaktzylinder erneut einem Zerkleinerungsprozess unterzogen und wieder in das Grössenspektrum überführt wird, wie es z.B. in Kompostieranlagen üblich ist.. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass alle Folgeprozesse in diesen Anlagen bei gleicher Bauart unter den gleichen Bedingungen ablaufen und deshalb direkt miteinander verglichen werden können.
  • Verschwelungsprozess oder trockene Destillation beschreiben als Begriffe hier die Vorgänge, nach denen aus nachwachsender Biomasse Kohlenstoff hergestellt wird, vorzugsweise wird dieser Kohlenstoff mit dem Begriff Holzkohle verbunden. Dieser Kohlenstoff ist im Durchschnitt mit etwa 30 % vom Gesamtgewicht in der eingesetzten Biomasse vertreten, der Rest sind Wasser und Begleitstoffe. Die Massnahmen zur schonenden und energiesparenden Gewinnung der Begleitstoffe, die etwa 30 Gewichtsprozent vom Ausgangsgewicht betragen, sind Bestandteil diese Verfahrens.
  • Dies beginnt bereits – wie ausgwführt – mit den Erntemethoden und dem Transport des Materials in die Verarbeitungsanlage.
  • Das Material wird in die Anlage eingetragen, mechanisch homogenisiert, mit Wasserdampf aufgeheizt und komprimiert. Die Anlage ist gekapselt. Die Aufheizung erhöht die Fliessfähigkeit niedrigsiedender Begleitstoffe, die Wärme verbessert das Destillationsergebnis bei Niedrigsiedern, der Wasserdampf dient dem Verfahren der Wasserdampfdsestillation, die Kompressibilität der Biomasse wird durch die Wärme verbessert.
  • Im Eingangsbereich wird die miteingeführte Luftmenge durch den eingeblasenen Sattdampf durch Verdrängungsdestillation aus dem System entfernt und damit werden oxidative Einflüsse durch Luftsauerstoff im weiteren Bereich der Anlage verhindert.
  • Vor Beginn der nächsten Stufe der Wärmebehandlung wird das Material erneut in die angegebene Grössenordnung zerkleinert, um dann in der nächsten Stufe mit Hochdruckwasserdampf behandelt zu werden. Begleitstoffe in flüssiger oder gasförmiger Phase werden nach den üblichen Methoden abgetrennt und/ oder kondensiert. Der Dampfdruck wird stufenweise fortschreitend erhöht. Oxydative Einflüsse sind nicht zuerwarten, weil der Dampf als inertes Heitmittel anzusehen ist.
  • Reiner überhitzter Wasserdampf mit Temperaturen dient in der nächsten Stufe als inertes Heizgas. Exist nur reiner Energieüberträger, sofern dies am Ort seines Einsatzes erforderlich ist. Im ersten Abschnitt des Einsatzes von überhitztem Wasserdampf wird er – wie zuvor in allen anderen Teilen der Anlage – in Laufrichtung eingetragen, im letzten Teil dagegen in Gegenrichtung. Er kann dabei bei Bedarf sowohl als Heiz- oder als Kühlmittel Verwendung finden. Diese Verwendungsart des überhitzten Wasserdampfes ist industriebekannt.
  • Die Verwendung von Heizgasen in den Verfahren zur trockenen Destillation ist bekannt, vorwiegend werden dazu Prozessgase verwendet. Chemische Einflüsse auf den Ablauf des Verkohlungsprozesses und negetive Auswirkungen auf die Begleitstoffausbeute können nicht ausgeschlossen werden. Es besteht beim Einsatz dieser Gase zudem das Problem der Abgasentsorgung. Wird der inerte Stickstoff eingesetzt, dann bestehen logistische und Kostenprobleme. Wasser ist unter diesen Reaktionsbedingungen als inertes Gas anzusehen, ist absolut umweltvertäglich und die Kosten bzw. Einrichtungen für dei Entsorgung entfallen. Wasserdampf ist vor Ort jeder Zeit herstellbar und deshalb entfallen logistische Probleme.
  • Die Entstehung von Wassergas würde nur dann erfolgen, wenn dies durch Katalysatoren und/oder durch die bestehenden Temperaturverhältnisse im Reaktor diese Reaktion begünstigt wird. Die Wassergasreaktion könnte aber auch gezielt an den Abschluss der RC-Erzeugung angeschlossen werden.
  • Stufe 3. Verarbeitung und Nutzung des aus Biomasse erzeugten Kohlenstoffes (RC) und der im Verfahrensverlauf abgetrennten Begleitstoffe.
  • Die bei dem Prozess der RC-Herstellung aus Biomasse durch mechanisches Auspressen von Biomasse sowie durch Destillations- und/oder Wasserdampfdestillationsprozesse des Materials erhaltenen Begleitstoffe werden nach den Methoden getrennt und aufgearbeitet, die in der chemischen Industrie zum Stand der Tecznik gehören. In der Folge werden sie ihrer spezifischen Verwendung zugeführt.
  • Beispielsweise können Produkte aus der Gruppe der Furane nach einer von Dupont vorgeschlagenen Reaktionsfolge zu Rohstoffen für die Synthese von PA oder PUR aufgearbeitet werden : Hexamethylendiamin, Adipinsäure, Hexamethylendüsocyanat usw. Diese Produkte werden zur Zeit mit erheblichem Aufwand vorwiegend aus Erdöl bzw. Erdgas synthetisiert. Die Gewinnung und Nutzung von Furanen und anderen aus den Begleitstoffen isolierten Verbindungen, die sich für industrielle chemische Synthesen nutzen lassen, trägt dazu bei, dienoch verfügbaren Erd- und Erdgasreserven zu strcken. Durch ihren Verkaufserlös subventionieren sie die Herstellungskosten des RC Es werden auch Naturstoffe gewonnen, die sich ohne weitere chemische Veränderungen nutzen lassen. Hierzu gehören z.B Kampferprodukte, Öle und Fette.
  • Mengenmässig beträgt der Anteil der Begleitstoffe bis zu 30 % des Trockengewichtes des Ausgangsmaterials Die Gewinnung dieser Begleitstoffe im Verlauf des Erzeugungsprozesses für RC aus Biomasse ist ein wichtiger Bestandteil des Erfindungsgedankens. Diesem Gedanken hat man in der Industrie in der Vergangenheit nicht genügend Bedeutung beigemessen. Dies gilt auch heute noch, obwohl die Gewinnung der Begleitstoffe im Verlauf des Verschwelungsprozesses vor allem in den letzten Jahren deutlich intensiver als seither betrieben worden ist.
  • Bereits im Rahmen anderer Verfahren sind Anteile von Begleitstoffen z.B. aus Kafeebohnen-aller dings in separaten Anlagen – durch eine Behandlung mit Wasserdampf entfernt worden, was mit Dampfwäsche charakterisiert wird.
  • Das Hauptziel des Verfahrens bleibt jedoch die Erzeugung von Kohlenstoff (RC), ausschliesslich aus nachwachsender Biomasse und die Ablösung aller fossilen Rohstoffe aus ihren derzeitigen Verwendungsbereichen durch RC und seine Folgeprodukte. Ein Teil der RC- Produktion kann konventionelle Holzkohle ersetzen, als Energieträger in speziellen Heiz- und/oder Schmelzprozessen verwendet werden, als Füllpigment, Farbpigment, Absorptionsmittel, Reduktionsmittel, Füllstoff usw dienen.
  • Der erfindungsgemässe Verwendungszweck für RC ist es, die nur begrenzt zur Verfügung stehenden fossilen Rohstoffe Kohle, Erdöl und Erdgas dauerhaft quantitativ durch RC zu ersetzen. Die Umsetzung dieses Erfindungsgedankens wird zur Folge haben, dass
    • 1. Restbestände von Kohle, Erdöl und Erdgas in ihren Lagerstätten belassen werden können,
    • 2. die CO2 Menge in der Athmosphäre nicht weiter ansteigt, sondern dass sie unter Umständen sogar verringert werden kann und dass
    • 3. in der Folge eine Beruhigung und Rückentwicklung des Erdklimas zu den Verhältnissen eintritt, die vor dem Wirken der Menschen bestanden haben und dass
    • 4. die Versorgung der Weltbevölkerung und der Fauna mit Lebensmitten und Trinkwasser dauerhaft gesichert wird.
  • RC aus nachwachsender Biomasse zu erzeugen, um damit die fossilen Rohstoffe Kohle, Erdöl und Erdgas zu ersetzen, wirkt sich nur positiv positiv auf das Erdklima und den allgemeinen Zustand der Umwelt aus. Bedenken aus ökologischer Sicht sind nicht erkennbar. Positive politische Folgen sind zu erwarten, die in ihren Folgen unabsehbar sind. Sie können sich zwangsläufig nur zum Besten der Erdbevölkerung auswirken, können aber nicht als E4 rfindungngeltend gemacht werden.
  • RC kann in dem Zustand verwendet werden, wie er nach seiner Erzeugung anfällt und Kohle jeder Art in allen bekannten Aufgabengebieten ersetzen. Im Vergleich zu Kohle aus fossilen Lagerstätten bietet RC den Vorteil der grösseren grösseren chemischen Reinheit und RC kann umweltvertäglich verbrannt werden. Ökologisch bedenkliche Stoffe werden bei der Verbrennung von RC nicht emittiert, weil bereits im Rahmen des Gewinnungsverfahrens ökologisch bedenkliche Begleitstoffe durch geeignete Massnahmen entfernt werden. Im Vergleich zu Koks besteht der Vorteil, dass bei der industrieüblichen Verkokung auch Gase erhalten werden, die nur schwierig aus den Kokereigasen abzutrennen sind, wie z.B das Auswaschen der Schwefelverbindungen. Bei der Erzeugung von RC aus Biomasse werden die enthaltenen Schadstoffe – es sind auch Begleitstoffe – bereits im Verlauf des Verschwelungsprozesses gezielt aus dem Material und ohne die Umweltbelastung entfernt. Restliche Schadstoffe können durch chemische Reaktionen quantitativ abgeschieden werden.
  • Erdöl und Erdgas können in allen Verwendungsbereichen durch synthetische Kohlenwasserstoffe abgelöst werden, die durch die Hydrierung von RC herstellbar sind. Die Verfahren zur "Kohleverflüssigung" nach Bergius, Fischer-Tropsch, IG Farben u.a müssen nur auf die spezifischen Eigenarten der RC im Vergleich zu den damals verwendeten fossilen Rohstoffen umgestellt werden. RC enthält keine Schwefelverbindungen und andere reaktionsstörenden Begleitstoffe Die Umstellung von fossilem Kohlenstoff (Kohle, Koks usw) auf den "Biokohlenstoff" RC kann für die Reaktionsbedingungendes Hydrierungsprozesses demnach nur von Vorteil sein.
  • Die grosstechnisch erprobten Verfahren der Kohlehydrierung gingen von Kohle aus, die aus den Lagerstätten der fossilen Rohstoffe gefördert wurde. Die Verwendung von Holzkohle als Rohmaterial wurde nicht in Betracht gezogen, weil die Kohlehydrierung in der Zeit kurz nach der Jahrhundertwende nur aus Gründen der Autarkie entwickelt wurde. Die Weltvorräte von Erdöl und Erdgas wurden damals niedriger eingeschätzt, als es tatsächlich der Fall ist. Gedanken zum Thema Umweltschutz spielten damals keine Rolle. Im Gegensatz dazu geht es bei diesem Verfahrensansatz nicht um Durchsetzung von Autarkiebestrebungen, sondern um die Sicherung der Versorgung der Erdbevölkerung mit Kohlenwasserstoffen unter Wahrung ökologischer Aspekte. Alle bekannten Verfahren zur Kohlehydrierung können prinzipiell auf RC als Ausgangsmaterial umgestellt werden. Von Vorteil ist hierbei nicht nur der wesentlich höhere Reinheitsgrad des Ausgangsmaterials, sondern auch, dass die im Vergleich zu Koks sehr viel grössere innere Oberfläche des RC, die den Ablauf der Hydrierung als Oberflächenreaktion ausserordentlich stark begünstigt. Die Anpassung der Reaktionsbedingungen für die Hydrierung von fossiler Kohle an die "Verflüssigung" von RC usw. ist nicht Gegenstand dieser Anmeldung.
  • RC kann auch Ausgangsstoff für die Erzeugung von Kalziumkarbid sein, dem Grundstoff der Acetylenchemie. Ein weiterer Verwendungszeck ist die Erzeugung von Wassergas. Wassergas besteht zu gleichen Teilen aus Wasserstoff und Kohlenoxid. Diese beiden Stoffe zählen in der chemischen Industrie zu den wichtigsten Grundstoffen (Phosgensynthese, Oxosynthesen, Hydrierungen, usw.)und sie gewinnen als Treibstoffe und Heizgase ständig an Bedeutung. ( Fernwärme, Hybridantrieb) Diese Betrrachtungsweise findet bei den konventionellen Verschwelungsverfahren wenig Beachtung.
  • Das gezielte Zerkleinern des Biomaterials und die Verarbeitung der vegetabilen Biomasse ohne Vortrocknungist ist ein sehr deutlicher Verfahrensunterschied gegenüber der konventionellen Verschwelungstechnik. Die industrieüblichen Verfahren gehen vorzugsweie von Holz aus, das in grösseren Stücken und im vorgetrockneten Zustand der Verschwelung zugeführt wird. Das Ziel der konventionellen Arbeitsweise ist in erster Linie die Gewinnung von Holzkohle für die bekannten Verwendungszwecke. Die zusätzlich anfallenden Begleitstoffe bedeuten nur eine sehr willkommene Ergänzung der Gesamzproduktion. Bei dem erfindungsgemässen Verfahren stehen zwar Produktion und Verwendung des RC im Vordergrund, aber die Gewinnung eines Maximums von Begleitstoffen ist beabsichtigt und wird als unverzichtbarer Bestandteil des Prozesses angesehen. RC kann in allen Bereichen – nach entsprechender Formierung – als Austauschprodukt für konventionell hergestellte Holzkohle verwendet werden.
  • In die Anlage können auch Materialien eingespeist werden, die in Industrei, Handwerkwerk oder im Haushalt als Abfällfallprodukte angefallen sind. Zu diesen Stoffen können z:B. Sägemehl, Hobelspäne, Nussschalen, Abfälle aus holzverarbeitenden Betrieben, Bauholzabfälle, usw. gerechnet werden. Es muss jedoch gewährleistet werden, dass sich diese Stoffe in ihrem Grössenspektrum und in ihrer Dichte nicht vom anderen Material unterscheiden, d.h. sie werden ggf. vorgehäckselt und gepresst oder sie werden von Anfang an mit dem anderen Biomaterial gemeinsam eingestzt Im Verlaufe des Verfahrens wird der Wasserdampf somit in drei verschiedenen Formen eingesetzt: in der ersten Aufheizphase ist es reiner Nassdampf, dessen Temperatur maximal 100 Grad C erreichen kann. Neben der Aufgabe, das Material aufzuheizen, wird er zur Wasserdampfdestillation geeigneter Begleitstoffe verwendet.
  • In der zweiten Phase wird Hochdruckdampf verschiedener Drücke verwendet, der Druck entspricht einer bestimmten Temperatur. In dieser Phase wird das Material weiter aufgeheizt und es kommt zur weiteren Wasserdampfdestillation.
  • In den nächsten Phasen wird überhitzter Wasserdampf verwendet, der durch Aufheizen von Wasserdampf erzeugt wird und der dazu dient, den weiteren Verlauf des Verkohlungsprozesses zu steuern und gezielt zu beenden. Er ist das Mittel zur Sicherung einer gleichbleibenden Qualität des RC .
  • Das gesamte Verfahren vereinigt somit die Gedanken, Biomasse durch eine Kombination von mechanischer Pressung und einer Sequenz schonender Destillationsvorgänge unter Anschluss von Luftsauerstoff in Kohlenstoff höchster Reinheitsstufe umzuwandeln und zusätzlich Begleitstoffe in höchster Ausbeute und bestmöglichster Qualität zu gewinnen, die in der Biomasse enthalten sind. Diese wertvollen Rohstoffe können nutzbringenden Verwendungen zugeführt werden und verringern die allgemeinen Verfahrenskosten. Diese Begleitstoffe müssten sonst in zum Teil aufwendigen chemischen Synthesen aus Erdöl hergestellt werden. (z.B.Furane) Deshalb bedeutet deren Gewinnung aus vegetabiler Biomasse ein zusätzliches Einsparunyspotential für Erdöl und dienen in Zukunft auch der Einsparung von synth.KW , due aus RC hergestellt werden.
  • Die Reaktionsfolge der erfindungsgemässen Erzeugung von Kohlenstoff aus Biomasse ist Bestandteil eines Gesamtkonzeptes, das sich bemehrere Teilbereiche gliedert, die aber alle in einem ursächlichen Zusammenhang stehen.
  • In der Anlage wird das Konzept des Verfahrens in Teilen in Form von Diagrammen dargestellt, die jedoch nur als Beispiele zu werten sind und keine Festlegung des Verfahrens in allen Einzelweiten bedeuten.
  • Zu den Abbbildungen 1 bis 7 werden erläuternde Angaben gemacht.
  • 1. Das Diagramm zeigt die zeitunabhängige Verteilung des Kohlendioxids in verschiedenen Perioden der Erdgeschichte. Über alle Perioden hinweg und in jeder einzelnen Periode bleibt die Gesamtmenge verfügbaren Kohlendioxids konstant. Die Mengenrealationen zwischen gasförmigem, chemisch gebundenem und in Wasser gelöstem Kohlendioxid unterliegen ständigen Verschiebungen.
  • 2. Das Kreislaufschema zeigt den üblichen Verlauf der Photosynthese und den Zerfall der Biomasse. Aus den Ausgangsstoffen entsteht primär die Flora, die wieder in die Ausgangsstoffe zerfällt. (Doppelpfeil zwischen Flora und "Kasten") Aus der Flora kann Fauna entstehen(Pfeil von Flora zu Fauna). Die Fauna zerfällt nach ihrem Tod wieder in die Ausgangsstoffe (Pfeil von Fauna zum "Kasten")
    Einmaliger Sonderfall in der Erdgeschichte: aus einem Teil der Flora entsteht nach Umweltkatastrophen durch Verkohlung die Kohle (kurzer Pfeil von Flora zu Kohle). Durch Verbrennung entsteht Kohlendioxid : s. untere zwei Kästen in der gleichen Epoche entsteht aus Teilen der Fauna (die primär aus Flora entstanden war) durch Umwandlung das Erdöl, bei desswen Verbrennung entsteht Kohlendioxid.: s.untere zwei Kästen
    mittels chemischer Technik wird aus Kohle (begrenzte Vorräte) durch Hydrierung ein synthetisches "Erdöl" erzeugt, (oberer Pfeil zwischen Kohle und Synthetischen Kohlenwasserstoffen ("Erdöl"), Entlassung der Verbrennungsrückstände in Richtung Kasten, Verbrennung : s. untere zwei Kästen,
    Das Anmeldungsveefahren sichert den perfekten biologischer Kreislauf ohne Umweltbelastung durch erhöhte Kohlendioxidbelastung der Umwelt : aus Biomasse Flora ) wird durch Verkohlung (/Bio-) Kohlenstoff erzeugt, (Pfeil Flora – Verkohlung – Kohlenstoff), aus dem durch chem. Hydrierung "Synthetisches Erdöl " produziert wird. Begleitstoffe werden im Verfahrensverlauf abgetrennt.Bei der Verbrennung entsteht KOhlendioxid: s. untere zwei Kästen
  • 3. Stammbaum der CO2 – Biochmie : spezifizierte Erweiterung der 2
  • 4 Verbund – Schema CO2 – Biomassen : Veränderungen in der Darstellung der Zusammenhänge gegenüber 2
  • 5 Pflanzplan und Nutzungsschema. (mit Begleittxt), Möglichkeit zur Einbeziehung der 3-Felderwirtschaft ist inbegriffen.
  • 6 Wasserdampfkonzentration. Überarbeitete Darstellung von Literaturangaben, zeigt die Abhängigkeit der Brauchwasergewinnung vom Unterschied der Temperatur der Umgebung und der innerhalb der Wassergewinnungsanlage.
  • 7 Schematische Darstellung stationärer oder mobiler Anlagen für die "Bio-"Kohlegewinnung. Die Buchstaben (Legende) beinhalten : Prozessführung, Prozessablauf sowie die dafür benötigten apparativen und maschinellen Einrichtung/ Vorrichtungen.
  • Für Kohlenstoff und alle anderen Elemente gilt, dass ihre Anteile an der Erdmasse seit der Entstehung der Erde unverändert geblieben sind. Bei Kohlenstoff ist es die Summe aller Kohlenstoffarten und der Kohlenstoffanteil in den Kohlenstoffverbindungen. Im Kohlendioxidkreislauf und für das Leben auf der Erde ist nur der Anteil von Bedeutung, der als Kohlendioxid in den Kreislauf des Kohlendioxid einbezogen werden kann.
  • Modifikationen des Kohlenstoffs wie Graphit oder Diamant werden in dieser Betrachtung ebenso wie die Karbide nicht berücksichtigt. Nur das frei verfügbare Kohlendioxid bildet die Basis für diese These. Kohlendioxid, wie wir es auf der Erdoberfläche antreffen, gibt ist erst bei Temperaturen unterhalb von etwa 500 Grad. Stabile Verhältnisse in der Konzentration des Kohlendioxids in der Luft sind erst bei Temperaturen unterhalb von 370 Grad möglich. Dies ist die Zerfallstemperatur der Kalziumkarbonate, die wir als Marmor oder Kalkstein kennen. Die Darstellung in diesem Schema beginnt deshalb erst bei Temperaturen unterhalb dieser Zerfallstemperatur. Die Zustände im Bereich oberhalb dieser Temperatur sind in diesem Schema nicht darstellbar.
  • An dieser Stelle sei an die Voraussetzungen erinnert, die für die Entstehung und den Bestand der Lebensformen, die wir auf unserer Erde kennen, erforderlich sind:
    Ein Himmelskörper, dessen Masse gross genug ist, um das Entweichen von Masseteilchen aus seinem Anziehungsbereich in das Weltall verhindern zu können,
    Einstrahlung eines Strahlungsspektrums in Art und Intensität, wie es auf der Erdoberfläche anzutreffen ist
    Temperaturen zwischen dem Gefrierpunkt des Wassers und dem Temperaturbereich, in dem Eiweisskörper koagulieren,
    Verfügbarkeit von Wasser, Wasserdampf, Sauerstoff, Stickstoff und Kohlendioxid, sowie weitere lebensnotwendige Elemente (Eisen, Phosphor, Kalzium usw.) die im Kreislauf nicht darstellbar sind
  • Das Schema ist in 6 Abschnitte (Perioden) unterteilt. Im Abschnitt "0" müssten die Verhältnisse oberhalb der Temperatur von 370 Grad dargestellt werden, aber das ist hier nicht möglich (siehe oben) Jeder dieser Abschnitt stellt die Gesamtmenge des Kohlenstoffs ( C ) an der Erdmasse dar. Der Anteil des C, der nicht in den Kohlendioxidkreislauf einbezogen werden kann, bleibt über alle Perioden hinweg konstant und ist im Schema braun dargestellt. Die Menge des alles entscheidenden Kohlendioxids (frei und nach chemischen Reaktionsfolgen in organischen Verbindungen gebunden) bleibt ebenfalls über alle Perioden konstant, aber die Verteilung auf verschiedene Bereiche, Zustände und Verbindungen wechselt von Periode zu Periode. Diese Unterschiede werden farbig gekennzeichnet. Die Farbflächen können aber aus Gründen der Darstellbarkeit und der Verständlichkeit der Aussagen nicht massstabsgerecht aufgetragen werden.
  • Periode 1
  • In dieser Periode sinkt die Temperatur auf der Erdoberfläche von 370 Grad ab bis auf 100 Grad. An der Erdoberfläche existieren nebeneinander nur das Festland und die Athmosphäre. Die Mengenverhältnisse sind fixiert. Wasser und Kohlendioxid sind in dem Gasgemisch mit enthalten. Das Gasgemisch ist mit der Farbe lila gekennzeichnet.
  • Periode 2
  • Das Gasgemisch (lila) beginnt sich zu trennen. Rot ist der Anteil des Kohlendioxids (CO2), der im Gemisch mit anderen Gasen die Luft (Athmosphäre) bildet. Blau ist die Fläche gekennzeichnet, die den im Wasser gelösten Anteil des CO2 bedeutet. die beiden Bereiche sind nicht streng voneinander getrennt, es kommt immer wieder zum Austausch der Gase zwischen Luft und Wasser. Die Temperaturen sinken langsamso soweit ab, bis die Temperaturen unterschritten sind, bei denen Eiweisskörper koagulieren.
  • Periode 3
  • In diesem Zeitabschnitt beginnt das Leben auf der Erde zu entstehen. Die chem.phys. Vorraussetzungen für dieses Naturwunder sind bereits genannt worden. Hellgrün ist hier die Biomasse gekennzeichnet, die im Wasser entsteht und dunkelgrün die auf dem Festland wachsende Biomasse. "Rot" und "Blau°' bleiben bestehen, denn von der Gesamtmenge Kohlendioxid ( CO2 )wird tatsächlich nur ein Teil in den CO2-Kreislauf einbezogen. Es ist in diesem Schema ohne Bedeutung, ob das Leben zuerst im Wasser oder auf dem Festland entstanden ist. Ideale Bedingungen für die "erste Geburt" haben wahrscheinlich im Bereich des Brackwassers bestanden. Unbestreitbar ist aber, dass zuerst die Flora und erst danach die Fauna entstanden ist. Nur die Flora ist zur Photosynthese und damit zur direkten Erzeugung von Biomasse befähigt.
  • Periode 4
  • In dieser Periode stabilisieren sich die Verhältnisse auf der Erde. Es herrschen optimale Wachstums- und Lebensverhältnisse für alle Lebensformen auf der Erde. Der Bestand an Biomasse hat damals wahrscheinlich seinen Höchststand erreicht. Die klimatischen Verhältnisse bevorzugten dabei wahrscheinlich die Entwicklung der Flora.
  • Periode 5
  • In diesem Zeitraum wurde die Oberfläche unseres Planeten völlig "umgestaltet". Gewaltige Erdmassen wurden in Bewegung gesetzt, schoben sich übereinander oder richteten sich gegeneinander auf. Es war bei diesen Verschiebungen unvermeidlich, dass dabei Biomasse unter die Erdmassen geriet, von der Luft abgeschnitten und unter grossem Druck zusammengepresst wurde. Die Folge davon war, dass die Biomassen unter dem Einfluss von Hitze und Druck und dazu noch in Abwesenheit von Sauerstoff chemischen Umsetzungen unterzogen wurden, die zur Bildung von Kohle und Erdöl (Erdgas) führten. Diese Umsetzungsprodukte finden sich heute in den entsprechenden Lagerstätten. Sie werden vom Menschen gefördert und genutzt. Am Ende der Nutzung stehen in jedem Fall entweder die Verbrennung oder die Verrottung dieser Produkte zu Kohlendioxyd und Wasser (und Nebenprodukten wie Aminen, Schwefelverbindungen u.a). Damit kehren auch diese ursprünglich aus Biomasse entstandenen fossilen Rohstoffe wieder in den Kreislauf zurück. Es ist die – unbestreitbare – Lehrmeinung, dass die festen fossilen Rohstoffe (Kohle) auf dem Festland aus vegetabiler Biomasse entstanden und dass Erdöl aus Biomasse stammt, die im Wasser gebildet worden sind. Diese These ist für das weitere Vorgehen sehr wichtig.
  • Die entstandenen fossilen Rohstoffe sind im Schema als schwarze Flächen gekennzeichnet, neben "Rot" die Kohle und neben "Blau" das Erdöl.
  • Durch die Bildung der fossilen Rohstoffe wurden dem Wasser und – wesentlich folgenschwerer - der Luft grosse Mengen Kohlendioxid entzogen. Dieser Eingriff in die Zusammensetzung der Luft hatte gravierende Auswirkungen auf das Klima an der Erdoberfläche. Es entstanden die Klimaverhältnisse, die der Mensch antraf, als er in Erscheinung trat.
  • Periode 6
  • Es ist die kürzeste Zeitperiode in diesem Schema. In den Perioden 0 bis 5 kommt es auf Zeiträume von einigen hunderttausend Jahren überhaupt nicht an.
  • Der Mensch hat es jedoch fertig gebracht, in der kurzen Zeit seines Wirkens sich sehr deutlich und zugleich unliebsam bemerkbar zu machen. Er begann damit, fossile Rohstoffe zu verbrennen. In der Darstellung wird die schwarze Fläche kleiner und "Rot", das freie Kohlendioxid in der Luft nimmt zu. Später begann man auch Erdöl zu fördern und letztendlich zu verbrennen. Das entstehende Kohlendioxid entwich in die Luft und muss demzufolge in "Rot" angelegt werden. Durch die Verbrennung von Erdöl wird Kohlendioxid in die Luft entlassen, das zuvor aus dem Wasser entnommen worden ist.
  • Dies hat zur Folge, dass der jetzt noch gültige Wert von 0,04 Gew.% Kohlendioxid in der Luft in Zukunft ansteigen wird. Der Pflanzenwelt kann dies nur recht sein. Unser Klima wird schwüler werden und wie die Tierwelt darauf reagieren wird, ist noch nicht abzusehen. Ein Teil dieses Kohlendioxids kann unter Umständen auch zurück ins Wasser gelangen, aber sicher ist das auf keinen Fall.
  • Die schlüssige Folgerung besteht darin, dass wir auf keinen Fal in grossem Umfang Biomasse verbrennen dürfen, deren Ausgangskohlendioxid aus dem Wasser und nicht der Luft entstammt. Das bedeutet Verzicht auf die kritiklose Nutzung der enormen Vorräte von Biomasse, die in der Tiefe der Gewässer heranwachsen.
  • Wir erhöhen den Kohlendioxidgehalt unserer Atemluft nicht nur durch Verbrennungsprozesse, sondern auch durch die Zerstörung oder Vernichtung von Pflanzen und Bäumen, deren Belaubung erst die Photosynthese ermöglicht. Dazu gehören grossflächige Brandrodungen, Überweidungen, Versalzen von Böden, usw. Entscheidend für die Photosynthese ist nicht die Zahl z.B. der Bäume, sondern die Gesamtoberfläche der Blätter, an denen Unterseiten die Photosynthe als Oberflächenreaktion abläuft.
  • Die Folgerungen, die sich aus der Interpretation dieses Schemas ableiten lassen sind einleuchtend.
    • 1.) Einstellung der Verbrenung von fossilen Rohstoffe (Kann nicht schlagartig erfolgen, sondern stetig)
    • 2.) Vergrössrung der Flächen, an denen die Photosynthese stattfinden kann (Renaturierung verlorengegangener Anbauflächen, Bodenentsalzung, Verzicht auf Abholzen der Regenwälder, usw.)
    • 3.) Einschränkung der Nutzung von Biomasse, die aus dem Kohlendioxid des Wassers stammt. Dieser Schluss ist nicht völlig zwingend, weil Wechsel- und Austauschbeziehungen zwischen den Kohlendioxidkonzentrationen in Luft und Wasser bestehen.
    • 4.) Verringerung der Energiegewinnung durch Verbrennungsprozesse und Nutzung alternativer Energieformen zu Heizzwecken
    • 5.) Nicht Reden und Träumen, sondern Handeln.
  • Wir können nicht wissen, auf welcher Linie der Periode 6 im Schema wir uns befinden. Die Umstellung vom Erdöl auf synth. Kohlenwasserstoffe kann nicht auf Knopfdruck erfolgen, sondern dafür werden Jahrzehnte harter und intensiver Arbeit notwenndig sein. Es ist keine Zeit zu verlieren, es muss angefangen werden.
  • Kriege um Erdöl sind wenig hilfreich.
  • Die Pflanzenwelt kann durch Photosynthese aus Wasser, Kohlendioxid und Solarenergie vegetabile Biomasse erzeugen. Wenn Biomasse abstirbt, verrottet oder verbrannt wird, dann entstehen wieder Wasser, Kohlendioxid und Energie.
  • Nur Pflanzen sind zur Photosynthese befähigt. Die Tierwelt ernährt sich entweder direkt (Pflanzenfresser) oder indirekt (Fleischfresser) von der pflanzlichen Biomasse. Mischernährung ist bei Menschen und anderen Lebewesen möglich. Die tierische Biomasse zerfällt nach ihrem Tode in Wasser, Kohlendioxid und Energie. Die Bestandteile der vegetabilen Biomasse können deshalb auf direktem Wege oder über den Umweg der tierischen Biomasse in den Kreislauf zurückkehren. Im Normalfall handelt es sich um ein perfektes Kreislaufsystem.
  • Dieser Prozess wurde ein Mal von der Natur unterbrochen. In einer Sonderaktion wurde vegetabile Biomasse durch Verkohlung zin Kohle überführt und aus tierischer Biomasse (dem Wasser entstammend) entstand Erdöl. Wir finden die "fossilen" Rohstoffe, die uns von der Natur beschert worden sind, in Lagerstätten und räumen sie zu unserer Nutzung unbeirrt leer. Es handelt sich um abgestorbene Biomasse, die vor langer Zeit dem Kohlendioxidkreislauf entnommen wurde und die wir nach ihrer Nutzung wieder in den natürlichen Kreislauf entlassen.
  • Vereinfacht werden diese Vorgänge im Schema dargestellt.
  • Ausgehend vom oberen "Kasten" geht ein grüner Pfeil zu "Flora" (Entstehung der veg.Biomasse), davon führt ein grüner Pfeil zu "Fauna" (Entstehung von animalischer Biomasse). Im Normalfall zerfallen diese Biomassen in ihre Ausgangsbestandteile und kehren damit wieder in den Kreislauf zurück. Zwei grüne Pfeile führen zurück zum oberen Kasten.
  • Als Sonderfall zeigen die roten Pfeile, dass Kohle durch einen Verkohlungsprozess aus vegetabiler Biomasse entstanden ist und Erdöl (Erdgas) durch Umwandlung von animalischer Biomasse. Die roten Pfeile gehen von Kohle und Erdöl zum unteren Kasten, in dem "Energie" und "Synthesen" angeführt sind. Wenn sie verbraucht worden sind (verbrannt worden sind)), kehren die fossilen Rohstoffe unter unter Abgabe von Energie in Form von Kohlendioxid und Wasser wieder zurück in den Kreislauf.
  • Erdöl und Erdgas lassen sich einfacher und vielseitiger nutzen als Kohle. Aus dem Schema ist ersichtlich, dass die vegetabile Biomasse auch für das Erdöl die Ausgangsbasis ist, denn die "Fauna" kann sich nur durch den Verzehr von Pflanzen ernähren. Diese Verwandschaft wurde vom Menschen erkannt. Vor mehr als 100 Jahren gelang es Fischer-Tropsch, Bergius, LG.Farben ua diese Zusammenhänge mit chemischen Methoden industriell nachzuvollziehen. Sie "verflüssigten" Kohle durch Hydrierung zu Kohlenwasserstoffen. (roter Pfeil von "Kohle" zu in Rot "Synthetische Kohlenwasserstoffe"), die als vollwertige Austauschstoffe für das chemisch gleichartige Erdöl in hundertausenden von Tonnen über Jahrzehnte hin erzeugt und verwendet wurden.
  • Die Kohlehydrierung hatte natürlich den Nachteil, dass sie von fossilen Rohstoffen ausging und deshalb nur vorübergehende Lösung sein konnte. Insgesamt ist "rot" gekennzeichnet, was direkt mit dem nicht wiederholbaren Sonderfall der Erdgeschichte im Zusammenhang steht.
  • In "grün" ist der logische Ausweg aus dem Dilemma dargestellt, der von der Natur vorgezeichnet ist. Vom "Ausgangskasten" geht es in unveränderter Form die Biosynthese weiter über Flora zur Fauna, die normalen Lebensvorgänge bleiben unverändert erhalten.
  • Ein Teil der nachwachsenden vegetabilen Biomasse (Flora) wird abgezweigt und durch Verkohlung in Kohlenstoff überführt. Dieser Kohlenstoff (grün) wird etweder direkt als Austauschprodukt für Kohle genutzt oder durch Hydrierung in "Synthetische Kohlenwasserstoffe(grün") überführt. Nach der Nutzung als "Energie" oder "Synthesen" kehren diese Stoffe wie üblich in den Kreislauf zurück. In den Kreislauf kann nicht mehr Kohlendioxid zurückgeführt werden, als ihm zuvorbei der Bildung nachwachsenden Biomasse entnommen wurde.
  • Dieses Verfahren kann deshalb keinen Anstieg des Kohlendioxidgehaltes in der Luft verursachen.

Claims (1)

  1. Hauptanspruch Verfahren und Vorrichtungen zur kontinuierlichen Herstellung von Kohlenstoff aus unbegrenzt nachwachsender Biomasse, dadurch gekenntzeichnet, dass Biomasse im Erntezustand ohne vorherige qualitative Sortierung mechanisch auf eine in der Kompostierungsindustrie übliche Partikelgrösse zerkleinert wird, dass die Biomasse per Silotransport der Verarbeitungsanlage zugeführt wird, dass aus logistischen Gründen geerntete Biomasse auch in unzerkleinertem Zustand zur Verarbeitungsanlage transportiert und dort zerkleinert wird, dass die Biomasse durch die mit einer Negativneigung montierte Gesamtanlage mittels mechanischer Vorrichtungen kontinuierlich hindurch transportiert wird, dass die Biomasse in einer luftdicht gekapselten Anlage mechanisch durchmischt wird, dass die Biomasse mittels Wassersattdampf von RT ansteigend bis auf eine Temperatur von etwa 100 Grad C erhitzt wird, dass die Biomasse in diesem Abschnitt der gekapselten Anlage durch Ausübung von mechanischem Druck bis zur mechanischen Trockene ausgepresst und zu kompakten Formzylindern homogener Dichte verdichtet wird, dass die aus diesen Verfahrensschritten anfallenden Destillate, Kondensate und ausgepressten Flüssigkeiten nach den in der Chemieindustrie üblichen Verfahren von der Restmasse abgetrennt, aufgearbeitet und verwertet werden, dass die Presszylinder in der nächsten Verfahrensstufe durch Fräsen, Häckseln oder andere mechanische Zerkleinerungsverfahren wieder in die beschriebene Partikelgrösse zerkleinert und durchmischt werden, dass in mehreren einander fogenden, aber im ablaufmässig voneinander getrennten Stufen in einer Kontinueanlage die Biomasse unter Luftausschhluss durch Destillations-und Erhitzungprozesse in reinen Kohlenstoff überführt wird, dass die Kontinueanlage aus zylinderförmigen Teilsegmenten zusammengesetzt ist, die bei Bedarf unter Beachtung ter Verfahrensabschnitte geteilt werden kann, dass für dies Prozessfolge als Heizmedium ausschliesslich Wasserdampf verwendet wird, dass das Material in mehreren Stufen auf Temperaturen, die zwischen RT und 550 Grad C liegen, erhitzt wird, dass in schonender Weise gleichzeitig die Begleitstoffe isoliert und abgetrennt werden, die im Ver lauf dieser Verfahrensschritte als Destillate und/oder Kondensate anfallen und gewonnen werden dass die gewonnenen Begleitstoffe nach den in der Chemieindustrie üblichen Verfahren separiert, aufgearbeite und verwertet werden, dass der eingesetzte Wasserdampf in seinen Zustandsformen Sattdampf bis 100 Grad C, Hochdruckdamp bis zu den industrieüblichen 32 atü (etwa 300 Grad C)und im Temperaturbereich zwischen 300 Grad C von 500 Grad C in den Verfahrensabschnitten als überhitzter Dampf eingesetzt wird, dass der Dampf im Temperaturbereich bis 300 Grad C im Gleichstrom- und im Temperaturbereich abfallend von 500 Grad C bis 350 Grad C im Gegenstromprinzip eingespeist wird, dass die Temperatur des eingespeisten Dampfes in von aussen programmierbar ist und die Temperatursteuerung der Verfahrensschritte in der Gesamtanlage in jeder Richtung auf diese Weise geregelt wird, dass der Kohlenstoff (RC), der aus der Biomasse verfahrensgemäss erzeugt worden ist, entweder abgekühlt, formiert und zur Weiterverarbeitung logistisch versorgt wird oder direkt einer Folgeanlage zur Weiterverarbeitung oder Weiterverwendung zugeführt wird, dass RC in allen Bereichen verwendet wird, die seither von Kohle und Holzkohle abgedeckt wurden, dass RC vorzugsweise zur Synthese von synthetischen Kohlenwasserstoffen eingesetzt wird, die alle Anwendungsbereiche abdecken sollen, für die seither von Erdöl und Erdgas verwendet wurden, dass diese Synthesen vorzugsweise nach den bekannten Verfahren der "Kohleverflüssigung" (Bergius, Fischer-Tropsch, IG-Farben, usw.)erfolgen, beispielsweise durch direkte Hydrierungen oder durch Synthesen, die über die Zwischenstufen Wassergas oder Kalziumkarbid sowie andere bereits industriell oder labormässig erprobte Methoden ablaufen, dass die Gesamtanlage zur Dehydratisierung der Biomasse zu Kohlensoff luftdicht abgeschlossen ist, dass sie in Laufrichtung eine negative Neigung aufweist, dass Biomasse, die über die derzeigen Erzeugungsmengen hinausgehen, auf zusätzlichen Flächen angebaut wird, die derzeit nicht für die Erzeugung von Biomasse nutzbar sind oder nicht genutzt werden und dass für die Bewässerung dieser Anbauflächen Brauchwasser in Regenwasserqualität zur Bewässerung verwendet wird, das aus qualitativ ungeeigneten Wässern mittels Solarenergie gewonnen wird, dass zur die Rezeptorflächen für Solarenergie in Form von Halbzylindern – vertikale Aufstellung oder Anbringung der Rezetorflächen) bzw. Viertelzylindern (horizontale Anlagen in Ost-West-Richtung) ausgebildet werdenund deren Oberflächen vorzugsweise mit einer Rippenstruktur versehen sind, die bei vertikaler Anordnung der Rezeptorfläche im Fichgratmuster und bei horizontaler Anordnung der Rezeptoren in dazu vertikaler Richtung (Nord-Süd-Richtung) ausgebildet sind dass im Kontinueprozess reinster Kohlenstoff (RC)aus nachwachsender Biomasse nach einem kombiniert mechanisch/physikalisches Verfahren erzeugt wird, dass nach konventionellen Methoden erzeugte Holzkohle in gleicher Weise und für die gleichen Aufgabengebiete verwendet werden kann, wie nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellte RC.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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AT503357B1 (de) * 2006-03-01 2008-03-15 Zuser Umweltservice Gmbh Verfahren zur herstellung eines brennstoffes aus abfall
EP2350208B1 (de) 2008-10-16 2019-07-24 Orion Engineered Carbons GmbH Russ, verfahren zu seiner herstellung und seine verwendung

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AT503357B1 (de) * 2006-03-01 2008-03-15 Zuser Umweltservice Gmbh Verfahren zur herstellung eines brennstoffes aus abfall
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