DE19857870A1 - Conversion of organic waste into energy and fertilizer without pyrolysis or incineration - Google Patents

Conversion of organic waste into energy and fertilizer without pyrolysis or incineration

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DE19857870A1
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Abstract

A process and assembly converts biological waste, wood, garden refuse, waste food, hydrocarbons and organic compounds, into energy especially hydrogen, gas, methanol, electricity and fertilizer. A process and assembly converts biological waste, wood, garden refuse, waste food, hydrocarbons and organic compounds, into energy especially hydrogen, gas, methanol, electricity and fertilizer. The material is treated by mixing, de-watering and conversion to pellets, followed by fermentation. Pelletized bio-refuse are used as fuel for a hydrogen generator for use in a fuel cell or for the generation of methanol, steam or electricity. Residual materials are then used as a compost additive.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur voll­ ständigen und schadstoffreien Konversion von Material, umfassend biogenes Ma­ terial wie Biomüll, Holz, Garten- und Lebensmittelabfälle, und/oder Kohlenwas­ serstoffe bzw. deren organische Verbindungen, in Energieträger, wie Wasserstoff, Gas, Methanol, elektrischen Strom, und in Düngemittel, ohne Anwendung von Py­ rolyse und/oder Verbrennung.The present invention relates to a method and an apparatus for full constant and pollution-free conversion of material, including biogenic measures material such as organic waste, wood, garden and food waste, and / or coal water substances or their organic compounds, in energy sources such as hydrogen, Gas, methanol, electric current, and in fertilizers, without the use of Py rolysis and / or combustion.

Aus energietechnischen und ökologischen Gesichtspunkten wurden in den letzten Jahren Lösungen angestrebt, einerseits nachwachsende Energieträger zur Ener­ gieerzeugung auszunutzen und andererseits bei der Abfallentsorgung möglichst umweltschonende Verfahren und Vorrichtungen zu entwickeln. Bei der Müllent­ sorgung spielt die derzeit in Deutschland erfolgende Müllsortierung eine Schlüssel­ rolle, wobei jedoch noch keine Verfahren und Vorrichtungen bekannt sind, die in effizienter Weise das Müllaufkommen energetisch nutzen können. Es sind zwar Recycling-Anlagen zum Wiederverwenden von Kunststoffabfällen bekannt, diese erfordern jedoch meistens sortenreines Abfallmaterial, welches nur äußerst selten gegeben ist. Biogenes Material wie Biomüll, Holz, Garten- und Lebensmittelabfälle werden derzeit entweder kompostiert oder unter Fremdenergiezufuhr in Müllver­ brennungsanlagen verfeuert. In jedem Fall wird aus diesem biogenen Material so­ wie aus Kohlenwasserstoffen und deren organischen Verbindungen bis dato kaum ein nennenswerter energetischer Nutzen gezogen.From an energy-technical and ecological point of view, the last Years of striving for solutions, on the one hand renewable energy sources for energy Exploiting energy generation and, on the other hand, as far as possible with waste disposal to develop environmentally friendly processes and devices. At the Müllent waste disposal, the sorting of waste currently taking place in Germany plays a key role, but no methods and devices are known which are in can efficiently use the amount of waste energetically. They are Recycling plants known for reusing plastic waste however, mostly require single-type waste material, which is extremely rare  given is. Biogenic material such as organic waste, wood, garden and food waste are currently either composted or with external energy supply in Müllver incinerators fired. In any case, this biogenic material becomes so like from hydrocarbons and their organic compounds so far significant energy benefits.

Verfahren und Vorrichtungen zur generellen Konversion pflanzlich gebundener Sonnenenergie und von biologischem Material sind z. B. aus der DE 44 02 559 des­ selben Aasmelders bekannt. Weitere Verfahren und Vorrichtungen zur Energieer­ zeugung aus nachwachsenden Rohstoffen sind beschrieben in der EP 0 347 765 und der DE 40 42 964.Methods and devices for the general conversion of plant-based Solar energy and biological material are e.g. B. from DE 44 02 559 des same scavenger known. Other methods and devices for energy Generation from renewable raw materials are described in EP 0 347 765 and DE 40 42 964.

Alle oben genannten bekannten Verfahren erfordern sortenreines biogenes Mate­ rial und stellen gesamtkonzeptionsmäßig lediglich Interimslösungen dar. Insbe­ sondere ist die Epergieausbeute nicht optimiert, und die Handhabung der entste­ henden Reststoffe stellt nach wie vor deutliche Probleme dar.All of the known processes mentioned above require single-variety biogenic mate rial and represent overall interim solutions. In particular in particular, the yield is not optimized, and the handling of the first existing residues still pose significant problems.

Dementsprechend besteht ein Bedarf für ein verbessertes Verfahren und eine ver­ besserte Vorrichtung zur vollständigen und schadstoffreien Konversion von Mate­ rial, umfassend biogenes Material und/oder Kohlenwasserstoffe bzw. deren organi­ sche Bindungen. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, solch ein ver­ bessertes Verfahren und solch eine verbesserte Vorrichtung anzugeben, welche biogenes Material und/oder Kohlenwasserstoffe zur Energieerzeugung nutzen kann, d. h. beispielhaft verdorbene Polyethylen-verpackte Lebensmittel oder andere nicht sortenreine Abfälle. Das Verfahren und die Vorrichtung sollte desweiteren sowohl ökonomisch als auch ökologisch, insbesondere hinsichtlich Energieausbeute und Schadstoffemission, optimierte Ergebnisse und verbesserte Wirkungsgrade bereitstellen.Accordingly, there is a need for an improved method and ver improved device for the complete and pollution-free conversion of mate rial, comprising biogenic material and / or hydrocarbons or their organi ties. It is therefore an object of the present invention to provide such a ver to provide better method and such an improved device which Use biogenic material and / or hydrocarbons to generate energy can, d. H. exemplarily tainted polyethylene-packed food or others not sorted waste. The method and device should furthermore both economically and ecologically, especially with regard to energy yield and pollutant emissions, optimized results and improved efficiency provide.

Erfindungsgemäß wird die obige Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspru­ ches 2 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.According to the invention, the above object is achieved by a method with the features of claim 1 and by a device with the features of the Anspru  ches 2 solved. Preferred embodiments are in the dependent claims Are defined.

Insbesondere wird erfindungsgemäß ein Verfahren zur vollständigen und schad­ stoffreien Konversion von Material, umfassend biogenes Material wie Biomüll, Holz, Garten- und Lebensmittelabfälle und/oder Kohlenwasserstoffe bzw. deren organische Verbindungen, in Energieträger wie Wasserstoff, Gas, Methanol, elek­ trischer Strom, und in Düngemittel, ohne Anwendung von Pyrolyse und/oder Ver­ brennung angegeben, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt: Vorbehandeln des Materials durch Sortieren, Mischen, Zerkleinern, Entwässern und Pelletieren des Materials; Vergären des erhaltenen Abpreßwassers in einem Fermenter, wodurch Biogas, insbesondere Methan und Flüssigdünger entsteht; Umsetzen des erhalte­ nen pelletierten Biomülls in einem Wasserdampfreaktor bei 750-820°C in einem geschlossenen System mit überhitztem Wasserdampf zu Wasserstoffgas und CO bzw. umweltneutralem CO2; Umwandeln des Wasserstoffgases nach Gasreinigung in Brennstoffzellen in elektrischen Strom oder Konvertieren des Wasserstoffes mit dem gleichzeitig im Wasserdampfreaktor erzeugten COx katalytisch zu Methanol, oder Umwandeln des wasserstoffreichen Gases, welches mittels dem Wasserdampf reaktor erhalten wurde, direkt in Gas- und/oder Dampfturbinen in elektrischen Strom und in Prozeßdampf bzw. -wärme; und Verarbeiten der Reststoffe aus dem Fermenter zu Dünger, wobei ggf. Rückstände aus dem Wasserdampfreaktor zu­ gemischt werden können, oder zu einem Additiv für Komposterde weiterverarbei­ tet werden können.In particular, according to the invention, a method for the complete and pollution-free conversion of material, comprising biogenic material such as organic waste, wood, garden and food waste and / or hydrocarbons or their organic compounds, into energy sources such as hydrogen, gas, methanol, electrical current, and in fertilizers, without using pyrolysis and / or combustion, the method comprising the steps of: pretreating the material by sorting, mixing, crushing, dewatering and pelleting the material; Fermentation of the press water obtained in a fermenter, thereby producing biogas, in particular methane and liquid fertilizer; Converting the pelletized organic waste obtained in a steam reactor at 750-820 ° C. in a closed system with superheated steam to hydrogen gas and CO or environmentally neutral CO 2 ; Converting the hydrogen gas after gas cleaning in fuel cells into electrical current or converting the hydrogen with the CO x simultaneously generated in the steam reactor to catalytic methanol, or converting the hydrogen-rich gas which was obtained by means of the steam reactor directly into gas and / or steam turbines in electrical Electricity and in process steam or heat; and processing of the residues from the fermenter into fertilizer, where appropriate residues from the steam reactor can be mixed in, or can be further processed into an additive for compost.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Energieerzeugung aus Material, umfassend biogenes Material wie organischen Müll, Holz, Garten- und Lebensmittelabfälle, und/oder Kohlenwasserstoffe bzw. deren organische Verbindungen, in Energieträ­ ger, wie Wasserstoff, Gas, Methanol und elektrischen Strom, und in Düngemittel, ohne Anwendung von Pyrolyse und/oder Verbrennung, insbesondere zur Durch­ führung des zuvor erwähnten Verfahrens, umfaßt eine Aufbereitungseinrichtung, die flüssige Bestandteile aus dem Material abscheidet, eine Fermentiereinrichtung, insbesondere einen Vier-Stufen-Biogas-Fermenter zur Erzeugung von Biogas und/oder Düngemittel aus den flüssigen Bestandteilen, die in der Aufberei­ tungseinrichtung abgeschieden werden, einen Wasserdampfreaktor zur Umwand­ lung des nach der Aufbereitungseinrichtung verbleibenden Materials zu Gasen, insbesondere zu H2, CO2, N2 und CH4, und Düngemittel, welches insbesondere als Feststoff vorliegt, und eine Gastrenn- und/oder Konversionseinrichtung, um die im Wasserdampfreaktor und/oder in der Fermentiereinrichtung gebildeten Gase zu trennen und/oder in Energie bzw. Energieträger zu wandeln.The device according to the invention for generating energy from material, comprising biogenic material such as organic waste, wood, garden and food waste, and / or hydrocarbons or their organic compounds, in energy carriers, such as hydrogen, gas, methanol and electric current, and in fertilizers, without the use of pyrolysis and / or combustion, in particular for carrying out the aforementioned method, comprises a treatment device which separates liquid constituents from the material, a fermentation device, in particular a four-stage biogas fermenter for the production of biogas and / or fertilizers a water vapor reactor for converting the material remaining after the processing device into gases, in particular H 2 , CO 2 , N 2 and CH 4 , and fertilizer, which is present in particular as a solid, from the liquid constituents which are separated off in the processing device and a gas separation and / or converter sionseinrichtung to separate the gases formed in the steam reactor and / or in the fermentation device and / or convert it into energy or energy sources.

Demzufolge stellen das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung ein Gesamtkonzept zur Handhabung von organischem Müll, landwirt­ schaftlichen Produkten, landwirtschaftlichen Resten und/oder von Kohlenwasser­ stoffen bzw. deren organischen Verbindungen bereit, ohne daß diesbezüglich Sor­ tenreinheit vorliegen müßte. Die Energieausbeute ist optimiert, wobei die verblei­ benden Reststoffe nahezu vollständig als Düngemittel nutzbar sind. Es sollte er­ wähnt werden, daß die einzelnen Verfahrensschritte sowie die einzelnen Vorrich­ tungskomponenten an und für sich bekannt sind, jedoch eine erfindungsgemäße Kombination weder bekannt noch nahegelegt ist.Accordingly, the inventive method and the inventive Device an overall concept for handling organic waste, farmer agricultural products, agricultural residues and / or hydrocarbon substances or their organic compounds ready without Sor should be present. The energy yield is optimized, with the lead residual residues are almost completely usable as fertilizers. It should be believed that the individual process steps and the individual Vorrich tion components are known per se, but an inventive Combination is neither known nor suggested.

Vorteilhafterweise ist der Wasserdampfreaktor zur allothermen Vergasung des nach der Aufbereitungseinrichtung verbleibenden Materials ausgelegt. Durch die allotherme Vergasung kann eine höchst effiziente Verwertung erzielt werden, wo­ bei im wesentlichen lediglich Nitratasche als feststoffartig vorliegendes Düngemit­ tel neben den gebildeten Gasen H2, CO2, CO, N2 und CH4 übrigbleibt.The water vapor reactor is advantageously designed for allothermal gasification of the material remaining after the processing device. Through the allothermal gasification, a highly efficient utilization can be achieved, where essentially only nitrate ash as a solids-like fertilizer is present in addition to the gases H 2 , CO 2 , CO, N 2 and CH 4 formed .

Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Aufbereitungseinrichtung eine Sortier- und/oder Trenneinrichtung zum Ausschließen von Metall, Mineralien etc. Insbesondere kann die Sortier- und/oder Trenneinrichtung einen Wirbelstrom- Magnetabscheider, ein Magnetabscheiderband, einen Trommel-Magnetabscheider und/oder einen Fächersichter zur Grobabscheidung von Mineralien umfassen. Die­ se Metall- und/oder Mineralienabscheidungseinrichtungen sind an und für sich bekannt und bedürfen keiner detaillierten Beschreibung.In a preferred embodiment, the processing device comprises a Sorting and / or separating device to exclude metal, minerals etc. In particular, the sorting and / or separating device can use an eddy current Magnetic separator, a magnetic separator belt, a drum magnetic separator and / or include a sifter for the rough separation of minerals. The  se metal and / or mineral separation facilities are in and of themselves known and do not require a detailed description.

Bevorzugt umfaßt die Vorrichtung zusätzlich eine Pelletiereinrichtung, welche bei­ spielhaft dem Wasserdampfreaktor vorgelagert sein kann. Eine Pelletiereinrich­ tung ermöglicht zum einen eine besonders einfache und vorteilhafte Beschickung des Wasserdampfreaktors, und erlaubt zum anderen eine platzsparende und ein­ fache Zwischenlagerung des von der Flüssigphase befreiten Materials.Preferably, the device additionally comprises a pelletizing device, which at can be playfully upstream of the steam reactor. A pelleting facility on the one hand enables particularly simple and advantageous loading of the steam reactor, and on the other hand allows a space-saving and a interim storage of the material freed from the liquid phase.

Alternativ oder zusätzlich zu der Pelletiereinrichtung kann eine Trocknungsein­ richtung vorgesehen sein, um beispielhaft die Lagerfähigkeit der gebildeten Pellets oder allgemein des von der Flüssigphase befreiten Materials zu verbessern.Alternatively or in addition to the pelletizer, drying may be direction may be provided, for example, the shelf life of the pellets formed or generally to improve the material freed from the liquid phase.

Vorteilhafterweise umfaßt die Gastrenn- und/oder Konversionseinrichtung ein Blockheizkraftwerk, eine Brennstoffzelle, ein Gas- und/oder Dampfturbinen- Kraftwerk und/oder eine Syntheseeinrichtung zum Synthetisieren von Energieträ­ gern wie Methanol. Das Blockheizkraftwerk dient bei einer insbesondere bevorzug­ ten Ausführungsform zur Bereitstellung der internen Energie, Wärme und/oder Dampf. Die Brennstoffzelle und/oder das Gas- und/oder Dampfkraftwerk dient zur Energiewandlung aus Wasserstoff bzw. Wasserstoffgas bzw. wasserstoffhaltigem Gas zu elektrischer Energie und nutzbarer Wärme und zu Düngegranulat aufzube­ reiten.The gas separation and / or conversion device advantageously comprises Combined heat and power plant, a fuel cell, a gas and / or steam turbine Power plant and / or a synthesis device for synthesizing energy like like methanol. The block-type thermal power station is particularly preferred th embodiment for providing the internal energy, heat and / or Steam. The fuel cell and / or the gas and / or steam power plant is used for Energy conversion from hydrogen or hydrogen gas or hydrogen-containing Gas to electrical energy and usable heat and to fertilizer granules horse riding.

Schließlich ist es bevorzugt, daß die Vorrichtung eine Düngemittel- Aufbereitungseinrichtung umfaßt, die z. B. dazu dienen kann, die feststoffartigen Düngemittel aus dem Wasserdampfreaktor mit dem flüssigen Düngemitteln aus dem Fermenter zu kombinieren.Finally, it is preferred that the device use a fertilizer Processing device includes the z. B. can serve the solids-like Fertilizers from the water vapor reactor with the liquid fertilizers to combine the fermenter.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der vorliegenden detaillierten Beschreibung einiger derzeit bevorzugter Ausführungs­ formen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in welchen gilt: Further advantages and features of the present invention result from the present detailed description of some currently preferred embodiment shapes with reference to the accompanying drawings, in which:  

Fig. 1 zeigt schematisch ein Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführungs­ form des erfindungsgemäßen Verfahrens. Fig. 1 shows schematically a block diagram of a preferred embodiment of the method according to the invention.

Fig. 2 zeigt eine Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Fig. 2 shows a schematic diagram of a device according to the invention.

Fig. 3 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung. Fig. 3 shows a preferred embodiment of the Vorrich device according to the invention.

Wie es in dem Blockschaltbild von Fig. 1 dargestellt ist, wird ein Ausgangsmaterial verwendet, welches biogenes Material wie Biomüll, Holz, Garten- und Lebensmit­ telabfälle etc. und/oder Kohlenwasserstoffe bzw. deren organische Verbindungen, beispielhaft Polyethylen, umfaßt. Das Material wird in einem ersten Schritt ver­ mengt und geschreddert, um z. B. ein homogenes Gemisch aus Kohlenwasserstof­ fen und biogenem Material bei kleiner Körnungsgröße bereitzustellen.As shown in the block diagram of Fig. 1, a starting material is used which comprises biogenic material such as organic waste, wood, garden and food waste etc. and / or hydrocarbons or their organic compounds, for example polyethylene. In a first step, the material is mixed and shredded in order to e.g. B. to provide a homogeneous mixture of hydrocarbon fen and biogenic material with a small grain size.

Nachfolgend und/oder begleitend wird das so zerkleinerte Gemisch entwässert und pelletiert. Das Entwässern kann z. B. mittels Auspressen des Gemisches erfolgen. Obwohl nicht dargestellt, kann optional zwischen dem Schritt des Mischens und Schredderns und dem Entwässern und Pelletieren noch ein Aussortieren von Mi­ neralien und Metallen erfolgen, z. B. mittels Magnetabscheidung oder ähnlichem. Nach dem Entwässern und Pelletieren ist die Vorbehandlung des Materials im we­ sentlichen abgeschlossen, wobei jedoch für die entstehenden festen Pellets noch eine Nachtrocknung durchgeführt werden kann, insbesondere wenn die Pellets gelagert werden sollen.The mixture which has been comminuted in this way is then dewatered and / or accompanied pelleted. Dewatering can e.g. B. by pressing the mixture. Although not shown, there may be an option between the mixing step and Shredding and dewatering and pelleting still sorting out Wed minerals and metals are made, e.g. B. by magnetic separation or the like. After dewatering and pelleting, the pretreatment of the material in the we considerably completed, but still for the resulting solid pellets post-drying can be carried out, especially if the pellets should be stored.

Nach der Vorbehandlung des Materials werden die flüssigen Bestandteile einem Fermenter zugeführt, in welchem das erhaltene Abpreßwasser vergärt wird. Der Fermenter kann, wie in der gezeigten Ausführungsform, ein Zwei-Stufen- Fermenter oder auch ein Vier-Stufen-Fermenter sein, wie später unter Bezugnah­ me auf die Vorrichtung dargelegt. In der Fermentiereinrichtung wird Biogas, ins­ besondere Methan, und Düngemittel, z. B. Flüssigdünger, gebildet. Das erzeugte Biogas kann in einem Blockheizkraftwerk zur Erzeugung von Strom und Wärme verwendet werden. Ein Teil des im Blockheizkraftwerk erzeugten Stromes und/oder Wärme kann als interne Versorgung dienen, z. B. zum Betreiben eines Wasserdampfreaktors, welcher zur Vergasung der gebildeten Pellets Verwendung findet.After pretreating the material, the liquid components become one Fermenter supplied, in which the pressing water obtained is fermented. The Fermenter can, as in the embodiment shown, a two-stage Fermenter or a four-stage fermenter, as later with reference me spelled out on the device. In the fermentation facility, biogas, ins  special methane, and fertilizers, e.g. B. liquid fertilizer. The generated Biogas can be used in a combined heat and power plant to generate electricity and heat be used. Part of the electricity generated in the combined heat and power plant and / or heat can serve as an internal supply, e.g. B. to operate a Steam reactor, which is used to gasify the pellets formed finds.

Wie erwähnt, werden die in der Vorbehandlung entstehenden Materialpellets dem Wasserdampfreaktor zugeführt, in welchem bei Temperaturen von 750-820°C in einem geschlossenen System mit überhitztem Wasserdampf die Pellets vergast werden zur Bildung von Wasserstoff bzw. Wasserstoffgas und CO bzw. CO2. Be­ standteile, die nicht in die Gasphase übergehen, sind im wesentlichen Nitratasche, welche unmittelbar als festes Düngemittel gewonnen wird. Die gebildeten Gase können optional einer Gasreinigung unterworfen werden, mit einer entsprechen­ den Abscheidung von Wasserstoff und einer optionalen katalytischen Methanol­ synthese. Der Wasserstoff bzw. das wasserstoffhaltige Gas kann dann Brenn­ stoffzellen und/oder einem Gas- und Dampfkraftwerk zugeführt werden, um Strom und/oder Dampf zu erzeugen.As mentioned, the material pellets produced in the pretreatment are fed to the steam reactor, in which the pellets are gasified at temperatures of 750-820 ° C. in a closed system with superheated steam to form hydrogen or hydrogen gas and CO or CO 2 . Be components that do not go into the gas phase are essentially nitrate ash, which is obtained directly as a solid fertilizer. The gases formed can optionally be subjected to gas cleaning, with a corresponding separation of hydrogen and an optional catalytic methanol synthesis. The hydrogen or the hydrogen-containing gas can then be supplied to fuel cells and / or a gas and steam power plant in order to generate electricity and / or steam.

Dementsprechend bietet das Verfahren gemäß der dargestellten Ausführungsform aus ökologischer Sicht große Vorteile gegenüber anderen Verfahren der Müllent­ sorgung, wie der Pyrolyse, Verbrennung, Kompostierung oder direkten Deponie­ rung. Aufgrund des geschlossenen Systems, der energetischen Verknüpfung ein­ zelner Verfahrensschritte und der hohen Effizienz des Verfahrens werden Emis­ sionen weitgehend minimiert. Durch den hohen Wirkungsgrad bei der Umwand­ lung des Materials, umfassend Biomasse und/oder Kohlenwasserstoffe, wird ein Brennstoffverbrauch reduziert, was zu einer zusätzlichen Reduzierung des um­ weltneutralen CO2-Ausstoßes führt. Mit dem vorgeschlagenen Verfahren kann somit eine im wesentlichen vollständige Nutzung und Umwandlung von ansonsten schwer handhabbarem Reststoff erzielt werden. Accordingly, the method according to the illustrated embodiment offers great advantages from an ecological point of view compared to other methods of waste disposal, such as pyrolysis, incineration, composting or direct landfilling. Due to the closed system, the energetic connection of individual process steps and the high efficiency of the process, emissions are largely minimized. Due to the high efficiency in the conversion of the material, including biomass and / or hydrocarbons, fuel consumption is reduced, which leads to an additional reduction in the environmentally neutral CO 2 emissions. With the proposed method, essentially complete use and conversion of otherwise difficult to handle residual material can thus be achieved.

In Fig. 2 ist eine Prinzipskizze einer einfachen Ausführungsform der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung dargestellt, mittels welcher sich ebenfalls das erfindungsge­ mäße Verfahren beschreiben läßt. Es wird wiederum ein Ausgangsmaterial ver­ wendet, welches biogenes Material und/oder Kohlenwasserstoffe und deren organi­ sche Verbindungen umfaßt. In einem Mischer 9-10 kann ein geeignetes bzw. ge­ wünschtes Gemisch aus biogenem Material und/oder Kohlenwasserstoffen gebildet werden. Nachfolgend wird das so erzeugte Gemisch einem Schredder 10 zugeführt, der eine entsprechend kleine Teilchengröße ermöglicht. Sowohl in dem Mischer 1-9 als auch dem Schredder 10 kann eine Flüssigphase abgeschieden werden und einem Fermenter H zugeführt werden. Maßgeblich wird jedoch die Flüssigphase in einer nachfolgenden Entwässerungspresse 11 abgeschieden, um der Fermen­ tiereinrichtung H zugeführt zu werden. Nach der Entwässerungspresse wird das verbleibende Material in einem Trockentrommel 12 getrocknet. Nachfolgend kann das Material einem Doppelschneckenextruder 19 zugeführt werden, welcher das verbleibende Material pelletiert. Die getrockneten Pellets werden einem Wasser­ dampfreaktor 21 zugeführt, in dem eine Vergasung der festen Bestandteile erfolgt. Sowohl das biogene Material als auch die Kohlenwasserstoffverbindungen werden zu Wasserstoff bzw. wasserstoffreichem Gas und COx umgesetzt. Lediglich ein kleiner Teil der Pellets verbleibt als Nitratasche, welche einer Düngeraufbereitung zugeführt werden kann. Die gebildeten Gase werden über einen Gasfilter D einem Blockheizkraftwerk C, Brennstoffzellen 35 oder einem Gaskraftwerk zugeführt. Das Blockheizkraftwerk C dient in der gezeigten Ausführungsform maßgeblich zur internen Energieversorgung und wird zusätzlich mit Biogas aus dem Fermenter H beschickt. Das im Blockheizkraftwerk C entstehende Abgas kann zur Trocknung des Materials in der Trockentrommel 12 verwendet werden. Der ebenfalls entste­ hende Dampf kann zur Beschickung des Wasserdampfreaktors 21 verwendet wer­ den. In dem Fermenter H wird Biogas gebildet, welches dem Blockheizkraftwerk C, dem Wasserdampfreaktor 21 oder dem Gasfiltersystem D zugeführt werden kann. Desweiteren wird in dem Fermenter H ein entgastes Düngesubstrat gebildet, wel­ ches einer Düngeraufbereitung oder einer Kläranlage bzw. einem Verdampfer zuge­ führt werden kann.In Fig. 2 is a schematic diagram of a simple embodiment of the device according to the Invention is shown, by means of which the inventive method can also be described. Again, a starting material is used which comprises biogenic material and / or hydrocarbons and their organic compounds. A suitable or desired mixture of biogenic material and / or hydrocarbons can be formed in a mixer 9-10 . The mixture thus produced is then fed to a shredder 10 , which enables a correspondingly small particle size. A liquid phase can be separated in both the mixer 1-9 and the shredder 10 and fed to a fermenter H. Significantly, however, the liquid phase is separated in a subsequent dewatering press 11 in order to be fed to the fermen animal device H. After the dewatering press, the remaining material is dried in a drying drum 12 . The material can then be fed to a twin-screw extruder 19 , which pelletizes the remaining material. The dried pellets are fed to a water vapor reactor 21 in which gasification of the solid components takes place. Both the biogenic material and the hydrocarbon compounds are converted to hydrogen or hydrogen-rich gas and CO x . Only a small part of the pellets remains as nitrate ash, which can be fed to a fertilizer preparation. The gases formed are fed via a gas filter D to a combined heat and power plant C, fuel cells 35 or a gas power plant. In the embodiment shown, the combined heat and power plant C is primarily used for internal energy supply and is additionally fed with biogas from the fermenter H. The exhaust gas generated in the combined heat and power plant C can be used to dry the material in the drying drum 12 . The existing steam can be used to feed the steam reactor 21 who the. Biogas is formed in the fermenter H and can be fed to the combined heat and power plant C, the steam reactor 21 or the gas filter system D. Furthermore, a degassed fertilizer substrate is formed in the fermenter H, which can be fed to a fertilizer preparation or a sewage treatment plant or an evaporator.

In Fig. 3 ist schließlich eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemä­ ßen Vorrichtung als Gesamtkonzeption dargestellt. Das Gesamtkonzept umfaßt eine Materialannahmehalle A mit Rolltoren und Bunkerdeckel, eine Sortier- und Aufbereitungsanlage B, ein Blockheizkraftwerk C zur internen Versorgung, eine Synthesegas-Aufbereitungsanlage D mit einem Methanolreaktor, ein Kraftwerk E zur Stromerzeugung aus Synthesegas und Wasserstoff, eine Düngemittelaufberei­ tungsanlage F, Betriebsräume und ein Labor G, eine Vier-Stufen-Biogas- Fermenter H, Büro- und Sozialräume J sowie eine thermische Schlammentwässe­ rungsanlage K.In Fig. 3 a preferred embodiment of an inventive apparatus finally SEN is shown as overall design. The overall concept comprises a material acceptance hall A with roller doors and bunker cover, a sorting and processing plant B, a combined heat and power plant C for internal supply, a synthesis gas processing plant D with a methanol reactor, a power plant E for generating electricity from synthesis gas and hydrogen, a fertilizer processing plant F, operating rooms and a laboratory G, a four-stage biogas fermenter H, office and social rooms J and a thermal sludge dewatering system K.

In der Materialannahmehalle A mit Rolltoren und Bunkerdeckel wird Kommu­ nalmüll oder anderes Ausgangsmaterial angeliefert und im Rohstoffbunker 1 für Restmüll, als unsortiertes und sortenreines Ausgangsmaterial, ggf. separat zwi­ schengelagert. Als Ausgangsmaterialien kommen, wie bereits mehrfach erwähnt, biogene Materialien und/oder Kohlenwasserstoffe in Frage. Insbesondere kann es sich hierbei um Biomüll, Holz, Garten- und Lebensmittelabfälle und/oder um Kohlenwasserstoffe bzw. deren organische Verbindungen handeln. Somit können neben im herkömmlichen Sinn sortenreines Material, z. B. verpackte, verdorbene Lebensmittel etc., als sortenreine Ausgangsmaterialien für die erfindungsgemäße Lösung in Betracht kommen.In the material reception hall A with roller shutters and bunker cover, municipal waste or other starting material is delivered and in raw material bunker 1 for residual waste, as unsorted and sorted starting material, if necessary, stored temporarily. As already mentioned several times, biogenic materials and / or hydrocarbons are suitable as starting materials. In particular, this can be organic waste, wood, garden and food waste and / or hydrocarbons or their organic compounds. Thus, in the conventional sense, pure material, e.g. B. packaged, spoiled food, etc., can be considered as pure starting materials for the solution according to the invention.

Sortenreine Ausgangsmaterialien können unmittelbar über einen Schneckenförde­ rer 22 einer Entwässerungseinrichtung, z. B. in der Form einer Entwässerungs­ presse 23, zugeführt werden. Das abgeschiedene Wasser bzw. die abgeschiedene Brühe wird über ein Leitungssystem der Fermentiereinrichtung H zugeführt. Die von der flüssigen Phase befreiten Bestandteile können dem Gesamtprozeß erneut zugeführt werden. Der nicht sortenreine Müll wird über einen Schubwagenspeiser 2 einem manuellen Sortierband 3 zugeführt. Dort können ggf. nicht verwertbare Müllbestandteile händisch aussortiert und in Containern 25, 26 zwischengelagert werden. Mittels eines Wirbelstrom-Magnetabscheiders 5 und einem Magne­ tabscheiderband 6 können Metallbestandteile aussortiert und Containern 27, 28 zugeführt werden. Insbesondere handelt es sich um einen Eisenmetallcontainer 27 und einen Buntmetallcontainer 28.Sorted starting materials can directly via a screw conveyor 22 a drainage device, for. B. in the form of a drainage press 23 are supplied. The separated water or the separated broth is fed to the fermentation device H via a line system. The components freed from the liquid phase can be returned to the overall process. The non-sorted waste is fed via a push car feeder 2 to a manual sorting belt 3 . There, non-recyclable waste components can be sorted out by hand and temporarily stored in containers 25 , 26 . Using an eddy current magnetic separator 5 and a magnetic separator belt 6 , metal components can be sorted out and containers 27 , 28 supplied. In particular, it is an iron metal container 27 and a non-ferrous metal container 28 .

Über einen nachfolgenden Trommel-Magnetabscheider in Verbindung mit einem Fächersichter zur Grobabscheidung von Mineralien können Mineralien abgeschie­ den werden und in einem Grobmineraliencontainer 29 aufgenommen werden. Über einen Rohrförderer 9 wird das von Metallen und Grobmineralien befreite Material einer Vier-Wellen-Schredder- und Hammermühle 10 mit nachgeschalteter Entwässerungspresse zugeführt. Das abgeschiedene Wasser aus der Entwässe­ rungspresse 11 wird wie das aus dem sortenreinen Ausgangsmaterial abgeschiede­ ne Wasser der Fermentiereinrichtung H zugeführt. Die verbleibenden Feststoffe werden in einem Trommeltrockner 12 nachgetrocknet, dem eine Abluft- Reinigungsanlage 13 zugeordnet ist. Zusätzlich kann ein Entstaubungszyklon 14 bereitgestellt sein. Anschließend wird das von der Flüssigphase befreite und ge­ trocknete Material über einen Senkrechtförderer 15 einem Zickzacksichter zur Feinabscheidung von Mineralien 16 zugeführt. Dieser scheidet Feinmineralien ab, die in einem Feinmineraliencontainer 30 aufgenommen werden können. Dem Zickzacksichter kann ein weiterer Entstaubungszyklon 17 zugeordnet sein.Minerals can be separated and taken up in a coarse mineral container 29 via a subsequent drum magnetic separator in connection with a sifter for coarse separation of minerals. The material freed of metals and coarse minerals is fed to a four-shaft shredder and hammer mill 10 with a downstream dewatering press via a tube conveyor 9 . The separated water from the dewatering press 11 is fed to the fermentation device H like the separated water from the pure starting material. The remaining solids are subsequently dried in a drum dryer 12 , to which an exhaust air cleaning system 13 is assigned. In addition, a dedusting cyclone 14 can be provided. Then the freed from the liquid phase and ge dried material is fed via a vertical conveyor 15 to a zigzag sifter for fine separation of minerals 16 . This separates fine minerals, which can be accommodated in a fine mineral container 30 . Another dedusting cyclone 17 can be assigned to the zigzag sifter.

Das verbleibende Material wird, wie dargestellt, in einem Zwischenlagerbunker aufbewahrt, dem eine Doppelschneckenpresse mit Pelletiereinrichtng 19 nachge­ schaltet ist. Obwohl nicht dargestellt, kann es bei bestimmten Anwendungen vor­ teilhaft sein, die Pelletiereinrichtung vor der Zwischenlagerung durchzuführen, insbesondere bezüglich den Raumanforderungen zur Zwischenlagerung des von der Flüssigkeitsphase befreiten und getrockneten Materials. Über eine Förder- und Beschickungsanlage 20 wird schließlich das Material einem Wasserdampfreaktor mit Katalysator und Heizgas-Registerwärmetauscher 21 zugeführt. The remaining material, as shown, is stored in an intermediate storage bunker, which is connected to a twin-screw press with pelletizing device 19 . Although not shown, it can be advantageous in certain applications to carry out the pelletizing device before the intermediate storage, in particular with regard to the space requirements for the intermediate storage of the material freed from and dried from the liquid phase. Finally, the material is fed to a water vapor reactor with a catalyst and heating gas register heat exchanger 21 via a conveyor and charging system 20 .

In dem Wasserdampfreaktor wird das von der Flüssigkeitsphase befreite und ge­ trocknete Material bevorzugt allotherm vergast, so daß praktisch ausschließlich Wasserstoff, Wasserstoffgas und COx entsteht. Neben den gebildeten Gasen er­ zeugt der Wasserdampfreaktor lediglich geringe Mengen an Nitratasche, welche in der gezeigten Ausführungsform einer Düngemittelaufbereitungsanlage F zuge­ führt werden. Die im Wasserdampfreaktor 21 gebildeten Gase werden in der ge­ zeigten Ausführungsform einer Synthesegas-Aufbereitungsanlage mit zugeordne­ tem Methanolreaktor zugeführt.In the steam reactor, the material freed from and dried from the liquid phase is preferably gasified allothermally, so that practically exclusively hydrogen, hydrogen gas and CO x are formed. In addition to the gases formed, the steam reactor produces only small amounts of nitrate ash, which in the embodiment shown leads to a fertilizer processing system F. The gases formed in the water vapor reactor 21 are fed in the embodiment shown to a synthesis gas treatment plant with assigned methanol reactor.

Auch die in der Fermentiereinrichtung H gebildeten Biogase werden der Synthese- Aufbereitungsanlage und dem Methanolreaktor D zugeführt. Ein Teil des erzeug­ ten Gases kann zur Darstellung eines autarken Gesamtsystemes zur Eigenversor­ gung in einem Blockheizkraftwerk C umgesetzt werden. Zu diesem Zweck sind in dem Blockheizkraftwerk vorgesehen ein Thermoträgeröl-Puffertank 31, ein Agro­ diesel-Tank 32 und ein Gasdieselmotoren-Aggregat 33.The biogases formed in the fermentation device H are also fed to the synthesis processing plant and the methanol reactor D. Part of the gas produced can be implemented in a combined heat and power plant C to represent a self-sufficient overall system for self-supply. For this purpose, a thermal carrier oil buffer tank 31 , an agro diesel tank 32 and a gas diesel engine unit 33 are provided in the combined heat and power plant.

Wie vorangehend erläutert, kann die Blockheizkraftwerk-erzeugte Wärme, der er­ zeugte Strom und/oder der erzeugte Dampf zur Eigenversorgung, insbesondere des Wasserdampfreaktors 21 und der vorgeschalteten Aggregate, verwendet werden.As explained above, the combined heat and power unit generated heat, the generated electricity and / or the generated steam can be used for self-supply, in particular the steam reactor 21 and the upstream units.

Die nicht zum Eigenverbrauch verwendeten Gasbestandteile können über Brenn­ stoffzellen 35 oder auch nicht dargestellte Gas- und/oder Dampfturbinen in Strom gewandelt werden und über ein Leitungssystem 34 dem öffentlichen Energienetz zugespeist werden.The gas components not used for self-consumption can be converted into electricity via fuel cells 35 or gas and / or steam turbines, not shown, and fed to the public energy network via a line system 34 .

Die Reststoffe des Fermenters werden der thermischen Schlammentwässe­ rungsanlage K zugeführt, von wo über eine Schlammpumpe abgesetzter Schlamm der Düngemittelaufbereitungsanlage F zugeführt werden kann. The residues of the fermenter become the thermal sludge dewatering tion system K fed from where sludge settled via a sludge pump the fertilizer processing plant F can be supplied.  

Demzufolge stellt das beschriebene System eine integrierte Anlage bereit, die au­ tark betrieben werden kann, die zuvor beschriebenen Ausgangsmaterial praktisch vollständig umsetzt und einen insgesamt sehr hohen Wirkungsgrad aufweist bei lediglich minimalen Emissionen.Accordingly, the system described provides an integrated system that au tark can be operated, the previously described starting material practically fully implemented and has an overall very high efficiency minimal emissions.

Im folgenden sollen mögliche Emissionen der einzelnen Anlagenkomponenten dis­ kutiert werden. Dabei wird auch das Zusammenwirken der Einzelkomponenten im Gesamtsystem berücksichtigt.In the following, possible emissions of the individual system components are dis be cut. The interaction of the individual components in the Overall system considered.

Umweltauswirkungen können dabei prinzipiell von den folgenden Komponenten erwartet werden:
The following components can in principle be expected to have an impact on the environment:

  • - Annahme und Trennung des Kommunalmülls als Ausgangsmaterial- Acceptance and separation of municipal waste as raw material
  • - Pelletierung und Trocknung des Ausgangsmaterials- Pelleting and drying of the raw material
  • - Fermentierungsstufe für die Flüssigphase- Fermentation stage for the liquid phase
  • - Blockheizkraftwerk für das Biogas- Combined heat and power plant for the biogas
  • - Wasserdampfreaktor (Steamreformer)- steam reactor (steam reformer)
  • - Gasreinigung (Gaswäschen und Gasfilter)- Gas cleaning (gas washers and gas filters)
  • - Brennstoffzellen zur Stromerzeugung.- Fuel cells for electricity generation.

Im folgenden sollen mögliche Emissionen der einzelnen Teilstufen diskutiert wer­ den. Possible emissions of the individual sub-stages are discussed below the.  

a) Müllannahme und Mülltrennunga) Waste acceptance and separation

Die Annahme des Kommunalmülls findet in einer geschlossenen Fahrzeughalle mit Rolltoren statt. Die Fahrzeuge werden anschließend in einen ebenfalls ge­ schlossenen Müllbunker entleert, so daß davon keine relevanten Geruchsbelästi­ gungen erwartet werden können. Zusätzlich stehen sowohl Annahmehalle als auch Müllbunker unter leichtem Unterdruck, wodurch ebenfalls ein Freisetzen geruchs­ relevanter Gase verhindert wird. Der Unterdruck wird dadurch erzeugt, daß die abgesaugten Gase als Ansaugluft für das Blockheizkraftwerk (Gasmotoren) und zur Luftzufuhr der Brenner des Steamreformers verwendet werden.The municipal waste is accepted in a closed vehicle hall with roller shutters instead. The vehicles are then also in a ge closed garbage bunker emptied, so that no relevant odor nuisance conditions can be expected. In addition, both the acceptance hall and Garbage bunker under slight negative pressure, which also releases a smell relevant gases is prevented. The negative pressure is generated by the extracted gases as intake air for the combined heat and power plant (gas engines) and can be used to supply air to the burners of the steam reformer.

In dieser geschlossenen Halle findet auch die Mülltrennung statt, so daß auch da­ von keine relevanten Umweltauswirkungen zu erwarten sind. Für die Vergasung des Biomülls ist allerdings eine sorgfältige Abtrennung einiger nicht-organischer Bestandteile des Kommunalmülls, wie Metalle, chlor- und fluorhaltige Kunststoffe, notwendig, da diese die Emissionen aus der Steamreformerstufe - über die Bildung unter anderem von halogenhaltigen Gasen - erhöhen könnten. Alle anderen Koh­ lenwasserstoffe und deren organische Verbindungen sind problemlos handhabbar. Aufgrund der vorliegenden Pläne zur Mülltrennung ist aber zu erwarten, daß eine hinreichend saubere Mülltrennung gewährleistet ist. Die abgetrennten Komponen­ ten des Kommunalmülls (z. B. Schrott, Metalle, Glas, Bau- und Mineralstoffe) wer­ den in speziellen Bunkern gesammelt und, wenn möglich, der Reststoffwie­ derverwertung zugeführt.In this closed hall, the waste separation also takes place, so that there too no relevant environmental impacts are expected. For the gasification However, organic waste is carefully separated from some non-organic ones Components of municipal waste, such as metals, chlorine and fluorine-containing plastics, necessary, since these emissions from the steam reformer stage - through education among other things of halogen-containing gases. All other Koh Hydrogen oils and their organic compounds are easy to handle. Based on the existing plans for waste separation, it can be expected that a adequately clean waste separation is guaranteed. The separated components municipal waste (e.g. scrap, metals, glass, building materials and minerals) collected in special bunkers and, if possible, the residual material such as recycled.

b) Trocknung und Pelletierungb) drying and pelleting

In dieser Stufe werden der abgetrennte Biomüll und/oder Kohlenwasserstoffe und deren organische Verbindungen, 50-80% der Gesamtmüllmenge entsprechend, zur Abtrennung der Flüssigphase in einem Schneckenextruder ausgepreßt und pelletiert. Anschließend werden die Pellets mit Heißluft getrocknet.In this stage the separated organic waste and / or hydrocarbons and their organic compounds, corresponding to 50-80% of the total amount of waste, pressed to separate the liquid phase in a screw extruder and pelleted. The pellets are then dried with hot air.

Gasförmige Emissionen werden in dieser Stufe dadurch vermieden, daß alle Teil­ schritte in einer geschlossenen, unter leichtem Unterdruck stehenden Halle durchgeführt werden. Ökologisch besonders sinnvoll ist auch einzustufen, daß für die energetisch sehr aufwendige Trocknung der Pellets die heiße Abluft aus den Gasmotoren des Blockheizkraftwerks und des Steamreformers verwendet werden soll. Die Flüssigphase des ausgepreßten Materials wird in geschlossenen Rohrlei­ tungen in den Fermenter gepumpt, so daß auch hier keine Emissionen zu erwarten sind.At this stage, gaseous emissions are avoided by all parts steps in a closed hall, under slight negative pressure  be performed. It is particularly ecologically sensible to classify that for the energetically very complex drying of the pellets the hot exhaust air from the Gas engines of the combined heat and power plant and the steam reformer are used should. The liquid phase of the pressed material is in closed tubes pumped into the fermenter so that no emissions are to be expected here either are.

c) Fermentierungsstufec) fermentation stage

Im Vier-Stufen-Fermenter wird die abgetrennte Flüssigphase des ausgepreßten Materials bzw. Biomülls, der nur noch einen geringen Feststoffgehalt besitzt, zu Biogas vergärt. Da der gesamte Biogasreaktor abgeschlossen ist, kann auch hier eine Gasbeeinträchtigung ausgeschlossen werden. Bisherige von der WEA gebaute und seit Jahren in Betrieb befindliche Biofermenter, die im Hinblick auf ihre Emissionen überprüft wurden, bestätigen diese Aussage. Ein weiterer ökologischer Vorteil ist, daß zur Belüftung des Substrats und zur Einstellung der optimalen Vergärungstemperatur die Abwärme aus den Gasmotoren und den Brennern des Steamreformers verwendet werden soll.In the four-stage fermenter, the separated liquid phase of the pressed Materials or organic waste that only has a low solids content Biogas fermented. Since the entire biogas reactor is complete, here too a gas impairment can be excluded. Previously built by the wind turbine and biofermenters that have been in operation for years, Emissions have been verified confirm this statement. Another ecological The advantage is that to ventilate the substrate and to set the optimum Fermentation temperature the waste heat from the gas engines and the burners of the Steam reformers should be used.

Das erzeugte Biogas wird anschließend über Filter gereinigt und im geschlossenen Rohrsystem den Gasmotoren zur Strom- und Wärmeerzeugung zugeführt. Das entstehende CO2 wird über Luftfilter gereinigt und an die Außenluft abgegeben.The generated biogas is then cleaned using filters and fed to the gas engines for electricity and heat generation in a closed pipe system. The resulting CO 2 is cleaned by air filters and released into the outside air.

Die vergärte schlammhaltige Flüssigphase des Fermenters wird über Rohrleitun­ gen in einen Schlammpolder gepumpt. Dieser Schlammpolder ist mit Foliendich­ tungen aus Hochdruckpolyethylen (HDPE) abgedichtet und gegen Lecks mit einer Drainage und Leckwächtern gesichert. In diesem Schlammdeich wird das überste­ hende Wasser verdunstet und dadurch die vergärte Schlammphase aufkon­ zentriert. Der getrocknete Schlamm aus der Vergärung ist weitgehend geruchlos und stellt einen wertvollen Dünger für die Landwirtschaft dar. The fermented sludge-containing liquid phase of the fermenter is piped pumped into a mud pile. This mud pile is covered with foil high pressure polyethylene (HDPE) and sealed against leaks with a Drainage and leak monitors secured. The supreme is in this mud dike water evaporates and the fermented sludge phase accumulates centered. The dried sludge from fermentation is largely odorless and is a valuable fertilizer for agriculture.  

Negative Umweltauswirkungen aus dem Schlammpolder, wie Geruchsbelästi­ gungen, sind bei dem vergärten Substrat nicht zu erwarten. Eine Verunreinigung des Untergrundes des Schlammpolders mit der Gefahr der Verunreinigung des Grundwassers ist bei sachgerechter Bauausführung und aufgrund geplanter Si­ cherheitsmaßnahmen nicht zu erwarten.Negative environmental impacts from the mud pile, such as odor nuisance conditions are not to be expected with the fermented substrate. A pollution of the underground of the mud pile with the risk of contamination of the Groundwater is with proper construction and due to planned Si safety measures not to be expected.

d) Blockheizkraftwerk (Gasmotoren)d) combined heat and power plant (gas engines)

In den Gasmotoren wird das erzeugte Biogas zur Stromerzeugung (Eigenstrom­ bedarf der Anlage) und zur Wärmeerzeugung verbrannt. Bei dieser Technik han­ delt es sich um ein weltweit angewandtes Verfahren, das Stand der Technik ist und aufgrund seiner geringen Emissionen nicht weiter diskutiert werden muß. Geräu­ schemissionen werden durch die Aufstellung in einer geschlossenen Halle mini­ miert. Weitere energetische und ökologische Vorteile ergeben sich dadurch, daß die Verbrennungsluft für die Motoren aus der Müllannahmehalle abgesaugt wird und das heiße Abgas der Gasmotoren zur Trocknung der Pellets und zur Belüftung des Fermenters verwendet wird.In the gas engines, the biogas generated is used to generate electricity (own electricity requires the system) and burned to generate heat. With this technique han it is a state-of-the-art process used worldwide due to its low emissions no further discussion is required. Noise Schemes are mini by placing in a closed hall lubricated. Further energetic and ecological advantages result from the fact that Combustion air for the engines is extracted from the refuse collection hall and the hot exhaust gas from the gas engines to dry the pellets and to ventilate the Fermenter is used.

e) Wasserdampfreaktoren (Steamreformer)e) Steam reactors

Steam-Reforming wird weltweit vor allem zur Vergasung von Kohle, Torf, Stroh, Erdgas, Holzabfällen und Abfällen aus der Zelluloseherstellung angewandt. Bei die­ sem Verfahren wird das Material, umfassend biogenes Material und/oder Kohlen­ wasserstoff, in einem geschlossenen Edelstahlbehälter bei erhöhten Drücken (bis 6 bar) und bei ca. 820°C mit Heißdampf vergast und in CO/CO2 und Wasserstoffgas gespalten. Bei stickstoffhaltigem Material wird NOx und bei schwefelhaltiger Bio­ masse COx-Gas erzeugt. Aus alkalihaltigem Material können Salze und mit chlor­ haltiger Biomasse (z. B. PVC) Chloride oder HCl-Gase entstehen. Daneben bilden sich, abhängig vom Vergasertyp, geringe Mengen von Teerverbindungen. Steam reforming is used worldwide primarily for the gasification of coal, peat, straw, natural gas, wood waste and waste from cellulose production. In this process, the material, including biogenic material and / or hydrocarbon, is gasified with superheated steam in a closed stainless steel container at elevated pressures (up to 6 bar) and at approx. 820 ° C and split into CO / CO 2 and hydrogen gas. NO x is generated from nitrogenous material and CO x gas from biomass containing sulfur. Salts and chlorine or HCl gases with biomass containing chlorine (e.g. PVC) can form from alkali-containing material. In addition, depending on the type of gasifier, small amounts of tar compounds are formed.

Ein Wirbelschichtvergaser kann auch im Dauerbetrieb nur geringste Mengen von Teerverbindungen (kleiner 1%) erzeugen. Durch die wiederholte Rückführung des Staubes wird der Gehalt an Teerverbindungen weiter reduziert.A fluidized bed gasifier can only operate in very small quantities even in continuous operation Generate tar compounds (less than 1%). By repeating the repatriation of the Dust content in tar compounds is further reduced.

Das wasserstoffhaltige Gas wird, nach Oxidation von CO zu CO2, in einem Naßfil­ ter von sauren Gasen (wie HCl, NOx, SO2) abgetrennt, in einem Zyklon und einem Elektrofilter vom Staub gereinigt und ggf. nach Abtrennung von CO2 über Palladi­ umfilter, über Rohrleitungen der Brennstoffzellen zur Stromerzeugung zugeführt. Die in sehr geringer Menge anfallenden Stäube werden auf ihre chemische Zu­ sammensetzung überprüft und können anschließend, zusammen mit der mineral­ haltigen und stickstoffhaltigen Schlacke aus dem Steamreformer, problemlos de­ poniert werden. Abhängig von der Zusammensetzung des eingesetzten Biomülls ist möglicherweise auch eine Verarbeitung zu einem nitrathaltigen Dünger möglich.The hydrogen-containing gas is, after oxidation of CO to CO 2 , separated from acid gases (such as HCl, NO x , SO 2 ) in a wet filter, cleaned of dust in a cyclone and an electrostatic filter and, if necessary, after removal of CO 2 Palladi umfilter, supplied via pipelines to the fuel cells for electricity generation. The dusts that are produced in very small quantities are checked for their chemical composition and can then be easily disposed of together with the mineral-containing and nitrogen-containing slag from the steam reformer. Depending on the composition of the organic waste used, processing into a nitrate-containing fertilizer may also be possible.

Die geringen Mengen salzhaltiger Wässer aus der nassen Gaswäsche werden mit Kalkmilch neutralisiert und können entweder entsorgt, oder, abhängig von der chemischen Zusammensetzung, in den Schlammpolder geleitet werden.The small amounts of saline water from the wet gas scrubber are included Lime milk neutralizes and can either be disposed of or, depending on the chemical composition into which mud polders are directed.

Umweltrelevante gasförmige Emissionen sind aufgrund der sorgfältigen und ex­ tensiven Gasreinigung und der hohen Effizienz des verwendeten Steam-Reformers nicht zu erwarten. Alle bisherigen Erfahrungen im Ausland haben gezeigt, daß re­ levante Emissionsgrenzwerte teilweise um Größenordnungen unterschritten wer­ den.Environmentally relevant gaseous emissions are due to the careful and ex intensive gas cleaning and the high efficiency of the steam reformer used not to be expected. All previous experiences abroad have shown that re relevant emission limit values are sometimes below orders of magnitude the.

f) Brennstoffzellenf) fuel cells

Bei der Brennstoffzelle wird das gereinigte wasserstoffreiche Gas aus dem Steam­ reformer zusammen mit Sauerstoff (bzw. Luft) in einer elektrochemischen Reakti­ on direkt in elektrischen Strom umgewandelt. Die Reaktion findet, abhängig vom Brennstoffzellentyp, bei Temperaturen ab 80°C mit einem Wirkungsgrad von über 50 bis 65% statt. Die Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff zu Wasser ist dabei vollkommen emissionsfrei ("Zero-emission technique"). In the fuel cell, the cleaned, hydrogen-rich gas becomes steam reformer together with oxygen (or air) in an electrochemical reaction on directly converted into electrical current. The reaction takes place depending on Fuel cell type, at temperatures above 80 ° C with an efficiency of over 50 to 65% instead. The reaction of hydrogen and oxygen to water is included completely emission-free ("zero-emission technique").  

Zusammenfassend läßt sich feststellen, daß die Erfindung es ermöglicht, Material, umfassend biogenes Material wie Biomüll, Holz, Garten- und Lebensmittelabfälle, und/oder Kohlenwasserstoffe bzw. deren organische Verbindungen, in einfacher, effizienter, ökologischer Weise handzuhaben, bei hoher Ausnutzung der gewinn­ baren Energie. Als besondere Anwendungen kommen die Umsetzung von verdor­ benen, verpackten Lebensmitteln oder auch von in Polyethylen verpacktem Kom­ post oder Biomüll in Betracht, so daß die Gesamtkonzeption als neu und erfinde­ risch anzusehen ist.In summary, it can be said that the invention enables material, comprehensive biogenic material such as organic waste, wood, garden and food waste, and / or hydrocarbons or their organic compounds, in simple, to handle it more efficiently, ecologically and with high profit utilization energy. The implementation of verdor comes as special applications level, packaged food or also of food packed in polyethylene post or organic waste into consideration, so that the overall concept as new and invent is to be looked at.

Claims (8)

1. Verfahren zur vollständigen und schadstoffreien Konversion von Material, umfassend biogenes Material wie Biomüll, Holz, Garten- und Lebensmittelabfäl­ le, und/oder Kohlenwasserstoffe bzw. deren organische Verbindungen, in Ener­ gieträger, wie Wasserstoff, Gas, Methanol, elektrischen Strom und in Düngemit­ tel, ohne Anwendung von Pyrolyse und/oder Verbrennung, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:
  • a) Vorbehandeln des Materials durch Mischen, Zerkleinern, Entwässern und Pelletieren des Materials,
  • b) Vergären des aus Stufe (a) erhaltenen Abpreßwassers in einem Fermenter, wodurch Biogas, insbesondere Methan und Flüssigdünger entsteht,
  • c) Umsetzen des aus Stufe (a) erhaltenen pelletierten Biomülls in einem Was­ serdampfreaktor bei 750-820°C in einem geschlossenen System, mit überhitz­ tem Wasserdampf zu Wasserstoffgas und CO bzw. CO2,
  • d) Umwandeln des Wasserstoffgases aus Stufe (c) nach der Gasreinigung in Brennstoffzellen in elektrischen Strom, oder Konvertieren des Wasserstoffes mit dem gleichzeitig in Stufe (c) erzeugten COx katalytisch zu Methanol, oder Um­ wandeln des wasserstoffreichen Gases, das aus Stufe (c) erhalten wurde, direkt in Gas- und Dampfturbinen in elektrischen Strom und in Prozeßdampf bzw. -wärme, und
  • e) Verarbeiten der Reststoffe aus dem Fermenter zu Dünger, wobei gegebe­ nenfalls Rückstände aus dem Wasserdampfreaktor zugemischt werden können oder zu einem Additiv für Komposterde weiterverarbeitet werden können.
1. Process for the complete and pollutant-free conversion of material, including biogenic material such as organic waste, wood, garden and food waste, and / or hydrocarbons or their organic compounds, in energy carriers such as hydrogen, gas, methanol, electrical current and in Fertilizers, without the use of pyrolysis and / or combustion, characterized in that the method comprises the following steps:
  • a) pretreating the material by mixing, crushing, dewatering and pelleting the material,
  • b) fermenting the pressing water obtained from stage (a) in a fermenter, thereby producing biogas, in particular methane and liquid fertilizer,
  • c) converting the pelletized organic waste obtained from stage (a) in a water vapor reactor at 750-820 ° C. in a closed system, with superheated steam to hydrogen gas and CO or CO 2 ,
  • d) converting the hydrogen gas from stage (c) after the gas purification in fuel cells into electrical current, or converting the hydrogen with the CO x simultaneously generated in stage (c) to methanol, or converting the hydrogen-rich gas from stage (c ) was obtained, directly in gas and steam turbines in electrical current and in process steam or heat, and
  • e) Processing the residues from the fermenter into fertilizer, where appropriate residues from the steam reactor can be admixed or can be processed into an additive for compost.
2. Vorrichtung zur Energieerzeugung aus Material, umfassend biogenes Ma­ terial wie organischen Müll, Holz, Garten- und Lebensmittelabfälle und/oder Kohlenwasserstoffe bzw. deren organische Verbindungen, in Energieträger wie Wasserstoffgas, Methanol und elektrischen Strom und in Düngemittel, ohne An­ wendung von Pyrolyse und/oder Verbrennung, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrich­ tung in Kombination umfaßt:
  • a) eine Aufbereitungseinrichtung (1-12), die flüssige Bestandteile aus dem Ma­ terial abscheidet,
  • b) eine Fermentiereinrichtung (H), insbesondere einen Vier-Stufen-Biogas­ fermenter zur Erzeugung von Biogas und/oder Düngemittel aus den flüssigen Bestandteilen, die in der Aufbereitungseinrichtung (1-12) abgeschieden wur­ den,
  • c) einen Wasserdampfreaktor (21) zur Umwandlung des nach der Aufberei­ tungseinrichtung (1-12) verbleibenden Materials zu Gasen, insbesondere H2, CO2, CO, N2 und CH4, und Düngemittel, welches insbesondere als Feststoff vor­ liegt, und
  • d) eine Gastrenn- und/oder Konversionseinrichtung (C, E, D, F, G), um die im Wasserdampfreaktor (21) und/oder in der Fermentiereinrichtung (H) bebildeten Gase zu trennen und/oder in Energie bzw. Energieträger zu wandeln.
2. Device for generating energy from material comprising biogenic material such as organic waste, wood, garden and food waste and / or hydrocarbons or their organic compounds, in energy sources such as hydrogen gas, methanol and electrical current and in fertilizers, without using pyrolysis and / or combustion, in particular for carrying out the method according to claim 1, characterized in that the device comprises in combination:
  • a) a treatment device ( 1-12 ) that separates liquid constituents from the material,
  • b) a fermentation device (H), in particular a four-stage biogas fermenter for the production of biogas and / or fertilizers from the liquid constituents which were separated in the treatment device ( 1-12 ),
  • c) a water vapor reactor ( 21 ) for converting the after processing device ( 1-12 ) remaining material into gases, in particular H 2 , CO 2 , CO, N 2 and CH 4 , and fertilizer, which is in particular in the form of a solid, and
  • d) a gas separation and / or conversion device (C, E, D, F, G) in order to separate the gases formed in the water vapor reactor ( 21 ) and / or in the fermentation device (H) and / or in energy or energy sources walk.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Was­ serdampfreaktor (21) zur allothermen Vergasung des nach der Aufbereitungs­ einrichtung (1-12) verbleibenden Materials ausgelegt ist.3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the water vapor reactor ( 21 ) is designed for allothermal gasification of the after the processing device ( 1-12 ) remaining material. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufbereitungseinrichtung (1-12) eine Sortier- und/oder Trenneinrichtung (3-10) zum Ausschließen von Metall, Mineralien etc. umfaßt.4. Apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that the processing device ( 1-12 ) comprises a sorting and / or separating device ( 3-10 ) for excluding metal, minerals, etc. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Vorrichtung desweiteren eine Pelletiereinrichtung (19) umfaßt.5. Device according to one of claims 2 to 4, characterized in that the device further comprises a pelletizing device ( 19 ). 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Vorrichtung desweiteren eine Trocknungseinrichtung (12) umfaßt. 6. Device according to one of claims 2 to 5, characterized in that the device further comprises a drying device ( 12 ). 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Gastrenn- und/oder Konversionseinrichtung (C, D, E, F, G) umfaßt:
  • - ein Blockheizkraftwerk, insbesondere zur Bereitstellung von interner Energie, Wärme und/oder Dampf;
  • - eine Brennstoffzelle zur Umsetzung von Wasserstoff oder wasserstoffhaltigem Gas in Strom;
  • - ein Gas- und/oder Dampfkraftwerk; und/oder
  • - eine Syntheseeinrichtung zum Synthetisieren von Energieträgern wie Metha­ nol.
7. Device according to one of claims 2 to 6, characterized in that the gas separation and / or conversion device (C, D, E, F, G) comprises:
  • - a combined heat and power plant, in particular to provide internal energy, heat and / or steam;
  • - a fuel cell for converting hydrogen or hydrogen-containing gas into electricity;
  • - a gas and / or steam power plant; and or
  • - A synthesis device for synthesizing energy sources such as methanol.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Vorrichtung eine Düngemittelaufbereitungseinrichtung (F) umfaßt.8. Device according to one of claims 2 to 7, characterized in net that the device comprises a fertilizer preparation device (F).
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