DE19947340A1 - Transport von Kohlendioxid - Google Patents

Abstract

Verfahren und Anlage zum Transport von Kohlendioxid CO¶2¶ in einem flächendeckend festverlegten Rohrleitungsversorgungsnetz. Das Kohlendioxid wird dezentral produziert und an entfernten Standorten verwendet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage für einen Transport von Kohlendioxid (CO₂).

Kohlendioxid wird bei vielen chemischen Prozessen, anaeroben Vergärungsprozessen wie beispielsweise in Brennereien, bei der Weinherstellung, in Brauereien und in Verbrennngsprozessen zur Energiegewinnung produziert, jedoch ungenutzt in die Atmosphäre entlassen.

Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Eine Aufgabe der Erfindung ist es, Kohlendioxid, das insbesondere in industriellen Prozessen anfällt, für eine Verwertung leichter nutzbar zu machen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das anfallende Kohlendioxid bzw. ein anfallendes gasförmiges oder flüssiges, kohlendioxidhaltiges Produkt in einem festverlegten Rohrleitungsnetz transportiert wird. Hierdurch wird ermöglicht, dass ein Verbraucher das Kohlendioxid bzw. das Kohlendioxidprodukt bei Bedarf zu einer beliebigen Zeit aus dem Rohrleitungsnetz entnehmen kann. Der Verbraucher muss eigene Speicherkapazitäten für das von ihm benötigte Kohlendioxid nicht vorhalten, da das Kohlendioxid kontinuierlich und ständig über das Rohrleitungsnetz verfügbar ist. Er kann jedoch das Kohlendioxid aus der Rohrleitung bei sich zwischenspeichern, falls das für ihn vorteilhaft ist. Wenn im folgenden lediglich von Kohlendioxid die Rede ist, soll hiervon jegliches gasförmige oder flüssige Produkt umfasst sein, solange solch ein Produkt einen Kohlendioxidgehalt von wenigstens 40 Vol% hat. Unter einem Rohrleitungsnetz wird im Sinne der Erfindung auch eine einzige Rohrleitung von einer Vorrichtung zur Erzeugung des Produkts zu einem Verbraucher des Kohlendioxids verstanden. Besonders bevorzugt ist jedoch die Ausbildung als verzweigtes Rohrleitungsnetz, an das mehrere Vorrichtungen zur Erzeugung und/oder mehrere Verbraucher unmittelbar oder über Zwischenspeicher angeschlossen sind.

Besonders bevorzugt erfolgt der Transport unmittelbar von einer Vorrichtung zur Erzeugung des Kohlendioxids bzw. des kohlendioxidhaltigen Produkts bis unmittelbar zu dem Verbraucher. Es wäre jedoch auch denkbar, mehrere Vorrichtungen zur Erzeugung über ein Rohrleitungsnetz miteinander zu verbinden und das von diesen Vorrichtungen erzeugte Kohlendioxid zunächst zentral zu speichern, um es dann von einem zentralen Zwischenspeicher aus weiter zu transportieren. Ebenso wäre es denkbar, mehrere Verbraucher über das Rohrleitungsnetz gemeinsam an einen zentralen Zwischenspeicher für das Kohlendioxid anzuschließen. Auch solche Rohrleitungsnetze sind Rohrleitungsnetze im Sinne der Erfindung, obgleich der leitungsgebundene Transport individuell von der Vorrichtung zur Erzeugung bis zum einzelnen Verbraucher besonders bevorzugt wird.

Kohlendioxid wird erzeugt oder als Neben- oder Abfallprodukt aufgefangen, angereichert, gereinigt und durch Rohrleitungen transportiert. Ein oder mehrere Versorgungsnetze verbinden und vernetzen CO₂-Produzenten und CO₂-Verbraucher/Verwerter miteinander. Sie dienen der vorzugsweise flächendeckenden kontrollierten Erzeugung, Entsorgung, Erfassung, Versorgung und Freisetzung von CO₂.

Die sich durch die Erfindung erschließenden neuen Verwertungsmöglichkeiten des leitungsgebunden transportierten CO₂ auch an fernen Verwertungsorten führen zu einer verbesserten Wirtschaftlichkeit der jeweiligen Produktionsanlage und Verwertungsanlage, zu einer besseren Gesamtenergieausnutzung und zu einem besseren Umwelt- und Klimaschutz.

Bisher war es nur möglich, Kohlendioxid am Ort der Produktion/Entstehung aufzufangen, in Flaschen oder Tanks unter Druck abzufüllen und dann zu entfernten Verwertungsorten chargenweise zu transportieren. Nun ist es möglich, kleine dezentral anfallende Mengen von aufbereitetem Kohlendioxid durch die entfernte Entnahme von einem oder mehrerer Großabnehmer und Verbraucher zu poolen, so dass der economy-of-scale-Effekt für wirtschaftliche Umsetzungen ausgenutzt werden kann. Kleinere Anlagen mit CO₂-haltigen Gasen und/oder Abgasen können auch durch ein dezentrales Rohrleitungsnetz zu einer gemeinsamen Aufbereitungsanlage zusammengeschlossen werden, in der das CO₂ vorzugsweise entfeuchtet und von Spurenstoffen und Feststoffen befreit wird, so dass es die Bedingungen an Einspeisezusammensetzung und Reinheit erfüllt, bevor es in das flächendeckende Versorgungsnetz eingespeist wird.

CO₂-haltige Gase und Abgase werden zwar dezentral an einem beliebigen Ort produziert, können nun aber an einem von der Einleitung entfernten Ort entnommen und verwertet werden, indem sie transportfähig aufbereitet von dem dezentral gelegenen Produktionsort zu einem entfernten Verwertungsort in fest verlegten Rohrleitungen transportiert werden.

CO₂-Produzenten sind beispielsweise mineralische Brunnen/Quellen, Kohlensäurewerke, Kalkbrennöfen, Anlagen zur Gastrennung, Anlagen zur Luftverflüssigung, Anlagen zur Abgasreinigung, Düngemittelfabriken mit vorzugsweise Steamreformerprozeß, anaerobe mikrobielle fermentative Verfahren, wie sie beispielsweise von einer Brauerei, Brennerei, bei der Weinherstellung, in Biogasanlagen, Deponien und in pharmazeutischen Fermentationen durchgeführt werden, ferner Verbrennungsanlagen, Brennstoffzellen und/oder Kraftwerke. Die Konzentration von CO₂ in Ausgangsgasen am Produktionsort liegt vorzugsweise zwischen 5 und 99 Vol%. Solch ein Ausgangsgas wird mittels einer Vorrichtung zur Erzeugung des einzuspeisenden Kohlendioxids so aufbereitet, dass hieraus ein Produkt mit wenigstens 40 Vol% Kohlendioxidgehalt entsteht.

CO₂-Verbraucher/Verwerter sind vorzugsweise Wohnsiedlungen mit Haushaltsanschlüssen, Industrieansiedlungen, Zwischenhändler, chemische Betriebe, landwirtschaftliche Betriebe mit Tier- und/oder Pflanzenproduktion, Lebensmittel- und Getränkeindustrie, chemische Industrie, Stahlindustrie, Lager- und Vorratshaltung mit vorzugsweise kontrollierter Atmosphäre, Transportwesen, Gewächshäuser, Garten- und Landschaftsbaubetriebe mit Unterglasanbau, Aqua- und/oder Aqua-Algenkulturen, Gaststättengewerbe, Medizinisches Gewerbe, Reinigungsgewerbe, Film-, Fernseh- und Videobranche, Theaterbranche, Showbusiness und/oder Tief und Hochbau. CO₂ kann über Rohrleitungen auch in die Tiefsee eingeleitet und deponiert werden. Langlebige Wirtschaftsgüter hergestellt aus CO₂ in der chemischen Industrie und über Kohleveredelung können auch als CO₂-Senke betrachtet werden.

CO₂ wird beispielsweise als Chemierohstoff und zur Kohleveredelung, in der Erdölgewinnung, zur Konservierung und Erstickung, als Kohlenstoff- und Karbonatquelle sowie zur Unterstützung von Trocknungsprozessen, in der Medizin, in der Getränkeindustrie und/oder zum Reinigen genutzt Flüssiges CO₂ dient vorzugsweise als Brandschutzmittel, in Kühlungsprozessen (Trockeneis) und/oder zum Lösungsmittel-Fluten bei der Tertiärförderung von Erdöl (enhanced oil recovery). Wenn über die vernetzen Leitungen genügend CO₂ bereitgestellt werden kann, können Großverbraucher wie beispielsweise Chemieindustrie und Kohleveredelung versorgt werden. Für die Kohleveredelung erschließen sich dadurch insbesondere minderwertige Braunkohlelager, die sich für die Energiegewinnung wegen hoher Schwefelgehalte nicht mehr eignen.

Besonders bevorzugt wird der Anschluß an das Versorgungsnetz, es bringt aber auch Vorteile, wenn aufkonzentrierte und gereinigte CO₂-haltige Gase und Abgase, vorzugsweise aus der Behandlung von Deponie- und/oder Biogasen, auch direkt den Verwertern zugeführt werden. Die Aufkonzentrierung geschieht beispielsweise durch folgende Verfahren und Vorrichtungen. Bei CO₂-Konzentrationen im Gas und/oder Abgas von vorzugsweise 8 bis 50 Vol% werden zur Aufkonzentrierung des Kohlendioxids vorzugsweise aus Biogasen, Abgasen aus anaeroben fermentativen Verfahren und/oder aus Prozessen mit kalter und/oder heißer Verbrennung, beispielsweise Brennstoffzellen und/oder Kraftwerke, vorzugsweise physikalische und physikalisch chemische Verfahren angewendet. Bei Anlagen mit einer Kapazität von vorzugsweise 10 bis 100 m³/h geschieht dies mit physikalisch-chemischen kommerziellen Verfahren der Druckwäsche in wäßriger Lösung mit einer Absorptionsflüssigkeit vorzugsweise Monoäthylenamin (MEA), z. B. mit dem Wechseldruckverfahren, oder in größeren Anlagen mit einer Kapazität von vorzugsweise 50 bis 2.000 m³/h vorzugsweise über physikalische Verfahren. Im unteren Bereich kommen vorzugsweise selektive Membranen mit kontinuierlicher Gaspermeation und im oberen Bereich vorzugsweise diskontinuierliche PSA-Anlagen (Druckwechsel-Absorptionsanlagen) mit Molekularsieben oder Aktivkohle zum Einsatz. Bei CO₂-Konzentrationen im Gas und/oder Abgas von vorzugsweise 50 bis 99% kommen hauptsächlich Verfahren der Verflüssigung von CO₂ zur Aufkonzentrierung und Reinigung in flüssiger und/oder gasförmiger Phase infrage.

Kohlendioxid wird vorzugsweise der Kohleveredelung als Großverbraucher, Kühl- und Gefrierprozessen, der Medizintechnik, Konservierungsprozessen, Brandunterdrückungsprozessen, Gewächshäusern beispielsweise in der Gestalt von Folientunneln, Lagern, Silos, Ballen, ballenherstellenden Maschinen, der Chemieindustrie als Chemierohstoff, Reinigungszwecken, der Film-, Fernseh- und Videobranche, der Getränkeindustrie und/oder der Algenproduktion zugeführt.

Bei der CO₂-Verwendung zur Konservierung wird das Kohlendioxid, vorzugsweise aus behandelten Biogasen, zur Luftverdrängung zur Schaffung von sauerstoffarmen und erstickenden Bedingungen vorzugsweise unter einem Überdruck von 0 bis 1 bar alleine, als Schleppgas und/oder in speziell gestalteten Druckbehältern (beispielsweise Pex Druckkammer Kohlensäure BUSE, Carvex Druckkammer CARBO Kohlensäure, Guttroff Druckkammer) als überkritisches CO₂ bei einem Überdruck von 10-50 bar bei relativen Feuchten von 10 bis 95% und/oder Temperaturen von 5 bis 50°C in Konzentrationen von 5 bis 95 Vol% vorzugsweise über 0,5 bis 100 Tage hinweg zur Erhöhung der Haltbarkeit und Verringerung der Materialverluste, Lagerverluste und Nachernteverluste in teilweise oder ganz abgeschlossene Räume, Lager/Silos mit vorzugsweise kontrollierter Atmosphäre eingeleitet. Das so hygienisierte Material, beispielsweise Stroh und/oder Heu kann mit Ammoniakgas versetzt werden, um das C/N-Verhältnis und/oder die Verdaulichkeit aufzubessern. In Lagern/Silos zur Silierung landwirtschaftlicher Produkte wird es vorzugsweise eingeleitet, um die Silierverluste, die gewöhnlich bei 10 bis 15% liegen, zu verringern bzw. zu unterbinden. Der Restsauerstoffgehalt nach CO₂-Einleitung beträgt 1 bis 22 Vol%.

Bei der CO₂-Verwendung zur Verringerung von Brandgefahren wird das Kohlendioxid, vorzugsweise aus behandelten Biogasen, in Stroh- und Heulager, in Lager und Silos oder darin untergebrachte oder damit in Verbindung stehende Mahl- und/oder Fördereinrichtungen mit explosiven Stäuben und Gasen eingeleitet, so dass Staubexplosionen vorgebeugt werden kann. Bei Restsauerstoffgehalten von 8% kann eine Staubexplosion sogar ausgeschlossen werden. In vorzugsweise gasdichte/hermetische Stroh- und Heulager, Lager und/oder Silos wird es vorzugsweise über Lanzen, perforierte Schläuche, vorgesehene Klimatisierungs-, Belüftungs- und Begasungssysteme und/oder im Boden eingelassene/ausgesparte Kanäle mit perforierter Abdeckung eingeleitet. Das Porenvolumen kann unter gleichzeitiger Verdrängung der vorhandenen Gase von unten her aufgefüllt oder von oben durch das herabfallende Gas gefüllt werden, vorzugsweise bei Wegfall der lagerguteigenen CO₂-Atmung. Bei Verlust der CO₂-Atmosphäre ist mit einer sehr raschen Vermehrung von Hefen und Schimmelpilzen zu rechnen. Abgas-CO₂ aus der Behandlung von Biogasen wird eingeleitet in gekapselte Mahl- und Zerkleinerungsanlagen und/oder Transporteinrichtungen wie Transportschnecken und Transportbänder nach Heißlufttrocknungen, in vorzugsweise gepreßte und/oder vorzugsweise in Folien eingewickelte Ballen aus vorzugsweise organischen Stoffen wie vorzugsweise Kleidung, Textilien, Tabak, Hopfen, Bananenfasern, Kokusnußfasern, Rohjutefasern, rohe Sisalfasern, Rohkautschuk, Sägespäne, Heu, Stroh, Ernterückstände, Futtermittel, Papier, Pappe, Müll und/oder aussortierte Müllfraktionen.

Maschinen wie beispielsweise Aufsammelpressen, Rundballenpressen, Wickelpressen, Großpackenpressen und/oder Kolbenpressen, die Ballen aus Kleidung, Textilien, Tabak, Hopfen, Bananenfasern, Kokusnußfasern, Rohjutefasern, rohen Sisalfasern, Rohkautschuk, Sägespänen, Heu, Stroh, Ernterückständen, Futtermitteln, Papier, Pappe, Müll und/oder aussortierten Müllfraktionen pressen und/oder Ballen in Folien einwickeln, werden mit nachfüllbaren, auswechselbaren CO₂-Druckflaschen ausgerüstet, dadurch gekennzeichnet, dass das CO₂-System, bestehend aus Druckflasche, Verdampfer, Stell- und Regelventilen, Druckreduzierventilen, Leitungen und/oder Düsen von dem Fahrzeugführer von der Fahrerkabine oder einem anderweitig angebrachten Bedienpult aus bedient werden kann und halb- und/oder vollautomatisch CO₂ während des Preß- und/oder Einwickelvorganges vorzugsweise in das Zentrum von Ballen injiziert.

Während des Einwickel- und Preßvorganges und/oder im Anschluß daran können mit Löchern versehene Leitungen in den Ballen so positioniert werden, dass eine Leitung im Zentrum des Ballens zu liegen kommt, während weitere in der Peripherie eingebettet werden. Die im Zentrum liegende Leitung enthält vorzugsweise eine größere Öffnung in der Mitte. Alle Leitungen sind von beiden Seiten von Außen zugänglich und mit Anschlüssen, beispielsweise Gewinde oder Schnellschlußkupplung versehen, so dass sie beispielsweise mit Ventilen, Schiebern, Klappen, Korken und/oder Klemmen verschlossen und/oder mit Verbindungs- oder Verlängerungsleitungen versehen werden können. Mehrere Ballen, die in einem Lager liegen, können durch Verbindungsstücke und/oder weitere Leitungen miteinander verbunden werden, so dass Gase und/oder Flüssigkeiten gleichmäßig und/oder gleichzeitig, vorzugsweise Kohlendioxid, Stickstoff, Sauerstoff, Ammoniak, Nährlösungen, organische Säuren, mineralische Säuren, Basen und/oder Suspensionen beispielsweise von pflanzlichen Sporen und/oder Samen, zugeführt werden können. Ersatzweise oder zusätzlich können zwischen Schichten von vorzugsweise nicht in Folie eingewickelten Ballen beim Aufstapeln im Bergeraum ein- und/oder beidseitig perforierte doppelwandige Folien, Leitungen, Schläuche und/oder Rohre verlegt werden, durch die je nach Bedarf die Gase, Flüssigkeiten und/oder Suspensionen zugeführt werden können. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass die Vorrichtungen leichter verlegbar und entfernbar sind, im Gegensatz zu den in den Ballein eingepreßten. Solche Stapel werden vorzugsweise mit einer Folie/Plane abgedeckt und am Boden abgedichtet, um insbesondere Gasverluste und den Gasverbrauch zu verringern. Mit Sporen und/oder Samen zur Produktion von Pilzen und/oder höheren Pflanzen angereicherte Ballen werden zu handlichen 0,5 bis 10 kg schweren Teilen portioniert, bevor sie auf den Markt gebracht werden. Die Leitungen/Schläuche können in den Portionen belassen werden, um später Feuchtigkeit und/oder Nährlösungen zuzuführen und damit Verluste auszugleichen, die durch das Pilz- und/oder Pflanzenwachstum verursacht wurden.

Eine weitere Anwendung des Verfahrens der CO₂-Nutzung, vorzugsweise aus behandelten Biogasen, ist die Imprägnierung von Schaumweinen, die Einleitung alleine oder in Mischung mit anderen Gasen in Druckgasbehälter, vorzugsweise mit gleichzeitiger Wirkung als Treibgas, für die Karbonatation von Limonaden und Erfrischungsgetränken und/oder in Stahlbomben für Bierdruckapparate beim Ausschank. In Behältnisse eingeleitet kann es bei Überdrucken von vorzugsweise 1 mbar bis 70 bar zu einem Verwertungsort transportiert werden, wobei Behältnisse thermisch isoliert werden. Die CO₂-Beschaffenheit wird auf den Bedarf angepaßt, beispielsweise durch Verfestigen zu Kohlensäureschnee, Trockeneis und/oder Verflüssigen zu Flüssig-CO₂.

CO₂, vorzugsweise aus behandelten Biogasen, wird in besonders bevorzugten Verwendungen über Vorrichtungen zur feinperligen Gasverteilung vorzugsweise in freiwachsende pflanzliche Feldkulturen/Freilandkulturen zur Einstellung einer CO₂- Konzentration von vorzugsweise 0,05 bis 0,25 Vol% und in Aquakulturen als CO₂-Dünger eingeleitet, um seine Wirkung als Kohlenstoffquelle zum Wachstum für vorzugsweise autotrophe und kombiniert autotrophe/heterotrophe Lebewesen zu entfalten.

Abgas-CO₂ wird in ein Gewächshaus eingeleitet, das insbesondere durch einen mobilen, temporären oder dauerhaft installierten stationären, mit Plastikfolien abgedeckten Folientunnel gebildet wird, beispielsweise für eine Freilandgemüsekultur von Jungpflanzen. Das per Rohrleitung herantransportierte CO₂ wird zunächst zwischengespeichert und dann aus dem Gasvorrat entnommen, der eine in der Nähe des Folientunnels aufgestellte Druckflasche und/oder ein Foliengasspeicher sein kann. Kohlendioxid wird über mehrere an der Wandseite und/oder in der Mitte der Folientunnel vorzugsweise auf dem Boden zu einem Gasverteilungssystem verlegte Lanzen, Düsen, perforierte Schläuche und/oder perforierte Matten in die Folientunnel eingebracht. Das Gasverteilungssystem kann schnell verlegt und wieder eingesammelt werden und ist mobil und wiederverwendbar. Mehrere Folientunnel können dabei aus einem Gasvorrat versorgt werden, indem Rohre und/oder Schläuche zu den Folientunneln verlegt und an das Gasversorgungssystem innerhalb der Tunnel angeschlossen werden. Durch eine derartige CO₂-Versorgung wird dem rapiden CO₂-Mangel entgegengewirkt, der sich ansonsten schnell in Folientunneln einstellt. Der Gebrauch von Spezialfolien, die perforiert sind, um den Gasaustausch und die Versorgung der schnell wachsenden Jungpflanzen mit CO₂ aus der Umgebungsluft zu verbessern, kann reduziert oder gar überflüssig werden.

Kohlendioxid kann auch chemisch und physikalisch gelöst im Gießwasser zugeführt werden, wobei das CO₂ im Gebrauchswasser oder im Prozeßwasser aus einem physikalisch- chemischen Verfahren der Druckwäsche von Biogasen in wäßriger Lösung enthalten ist.

Bei der CO₂-Verwendung zur Extraktion wird CO₂, vorzugsweise aus behandelten Biogasen, eingeleitet in Anlagen zur Destraktion oder Hochdruckextraktion (HDE) von Naturstoffen, vorzugsweise mit überkritischem CO₂, vorzugsweise von Aromastoffen, Farbstoffen und/oder Coffein aus Pflanzen oder deren Teile, vorzugsweise aus ein- und mehrzelligen Algen und/oder von Kohle.

Bei der CO₂-Verwendung zur Kühlung wird die Entspannungskälte genutzt. Beim Entspannen flüssigen Kohlendioxids, vorzugsweise aus behandelten Biogasen, auf einen Druck von vorzugsweise 1 bar bei einer CO₂-Temperatur von vorzugsweise -80°C entsteht Kohlensäureschnee, welcher in Pressen zu Trockeneis der Dichte von vorzugsweise 1,2 bis 1,8 kg/l verfestigt wird. Flüssig-CO₂, Kohlensäureschnee und/oder Trockeneis können bei der vorzugsweise gekapselten Kühl-/Gefriervermahlung von organischen Stoffen wie Verbundstoffe, zähe und elastische Materialien (beispielsweise Vinylkunststoffe, Polystyrol, Acrylharze, Altreifen und andere Kautschukabfälle), oxidationsempfindliche Substanzen wie Carotine, A-Vitamine, Stoffe, bei denen Aromaverluste zu befürchten sind wie Kaffee, Gewürze, Hopfenpellets, ferner Hormone, Penicillin und/oder andere Drogen, Kunststoffen und/oder Lebensmitteln und Genußmitteln eingesetzt werden, um das Gut vor Sauerstoffzutritt zu schützen und/oder zu verspröden und damit den Mahlvorgang zu erleichtern, Staubexplosionen zu unterbinden, Lebensmittel vorzugsweise in Kühl- und Gefriertunneln und -schränken vorzugsweise oberflächlich oder vollständig schnell zu kühlen oder zu gefrieren.

Kohlendioxid, vorzugsweise aus behandelten Biogasen, wird von einem Verwender bei gekapselten Schutzgas-Verpackungstechniken (MA modifizierte Atmosphären, CA kontrollierte Atmosphären), in Beutel, Schalen, Gläser, Hülsen, Kapseln, Flaschen, Folien, Becher, Büchsen und/oder Schachteln zugegeben und um vorzugsweise beim Abpackvorgang zu kühlen. Kühlung kann beispielsweise durch kryogene Flüssiginjektion von CO₂ und/oder Zugabe von Kohlensäureschnee und/oder Trockeneis auch bei wärmeentwickelnden Bearbeitungsprozessen wie beispielsweise kneten, mischen oder hacken zur Verfügung gestellt werden. Die Kühlkette kann beim Transport frisch gefrorener oder gekühlter Waren durch Zugabe von Kohlensäureschnee ohne weitere Aufwendungen für eine Kühlmaschine aufrechterhalten werden.

Flüssiges abgefülltes CO₂, vorzugsweise aus behandelten Biogasen, wird in Kohlensäureschneelöschern und/oder als Kühlmittel für Reaktoren und in Kältemaschinen verwendet. Es wird zur Ausfrierung/Winterisierung von Ölen und Fetten verwendet, um die höher schmelzenden Anteile abzutrennen.

Die CO₂-Verwendung zur Reinigung beruht auf der Versprödung, was bei der Anwendung von Trockeneis, vorzugsweise aus behandelten Biogasen, in Partikelgröße/Pellets bei dem Verfahren der Trockeneisstrahlung genutzt wird. Der Schnee wird mit Hilfe eines beispielsweise hydraulisch angetriebenen Stempels durch eine Matrize eines Pelletizers gepreßt. Das Produkt sind je nach Matrize zylindrische Trockeneispellets mit Abmessungen von 1 mm bis 6 mm im Durchmesser und 5 bis 15 mm in der Länge. Trockeisstrahlung wirkt ähnlich wie Sandstrahlung und entfernt ungewünschte Fremdkörper beispielsweise Öle und Fette, Lebensmittelreste, Farben und Lacke, Schweißrückstände, Klebstoffe und Harze, Kunststoffe und Gummi, Beton- und Teerrückstände, sämtliche Ablagerungen und Verschmutzungen von jeglichen Oberflächen und reinigt diese. So kann CO₂ beispielsweise zum Reinigen von Austauschmotoren, Entlacken von Flugzeugen und Schienenfahrzeugen, Beseitigen von Trennmittelrückständen in Pressen und Gußformen, Beseitigen von Rückständen aus Vulkanisationsprozessen, Beseitigen von Produktresten, Reinigen von Gebäuden, Reinigen und Dekontaminieren von Nuklearanlagen, Reinigen von Druckmaschinen ohne Demontageaufwand und Beseitigen von Rostschutzanstrichen, Lacken, Harzen, Klebstoffen, Ölen, Fetten und/oder Bitumen verwendet werden. Es eignet sich daher auch für die Reinigung von Platinen und Leiterplatten, da es nicht korrosiv ist.

Bei der CO₂-Verwendung als Chemierohstoff wird CO₂, vorzugsweise aus behandelten Biogasen, in großtechnischen Prozessen vielfältig eingesetzt. So verwendet man es bei der Harnstoffsynthese, der Herstellung von Ammoniumcarbonat, als Düngemittel, zur Synthese vorzugsweise von Methanol oder cyclischer Carbonate des Typs Ethylencarbonats aus einfachen Oxiranen wie Ethylenoxid (für Lösungsmittel wie Propylencarbonat und Hydroxy-Verbindungen), in der Kunststoffindustrie durch Veresterung, Polimerisierung, Polyaddition und/oder Polykondensation vorzugsweise durch Bildung von Aryl- und/oder Alkylester, beispielsweise mono- oder poly-ethylierte und/oder mono- oder poly-methylierte Carbonate, Polycarbonaten oder Polyesterpolycarbonaten, zur Herstellung von Salicylsäure beispielsweise im Kolbe-Schmitt-Verfahren sowie zur Soda-Produktion, für die Herstellung von Bleiweiß, Bariumcarbonat, Chalkogenkohlensäure usw., zur Neutralisierung alkalischer Abwässer und/oder Prozeßwässer der verarbeitenden Industrien, zur Ansäuerung von Prozeßwässern von vorzugsweise Thallusöl in der Papierindustrie, als Inertgas bei chemischen Prozessen, in Backpulvern, Brausepulvern, in CO₂-Lasern und/oder in der Gaschromatographie.

Vorteilhaft ist es, aus CO₂ stickstoffreies Kohlenoxid CO durch allotherme und/oder authotherme Generatorgasreaktion mit allen nichtbackenden Kohlen, beispielsweise Braunkohlen, zur Kohlevergasung zu erzeugen. Anstelle der Generatorgasreaktion kann auch eine allotherme und/oder authotherme Synthese- oder Wassergasreaktion eingesetzt werden, beispielsweise im Lurgi-Druckvergasungs-Verfahren mit Festbett-Reaktoren, (in denen Briketts od. Kohleschüttgut von 10-30 mm Korngröße im Gegenstrom eingesetzt werden), im Wirbelschichtverfahren/Fließbett-/Staubfließverfahren in Winkler-Generatoren (mit feinkörniger Kohle von 1-10 mm Korngröße im Gleichstrom), mit dem Koppers- Totzek-Verfahren, (bei dem Kohlenstaub von < 0,1 mm Korngröße im Gleichstrom zusammen mit den Vergasungsmitteln horizontal in die Reaktormitte eingeblasen wird (Flugstrom-Vergaser)). Kohlenoxid kann aus Kohlendioxid auch bei der Spaltung bei hohen Temperaturen und/oder im kontinuierlichem Betrieb vorzugsweise nach dem Calcor- Verfahren hergestellt werden.

Die Kohlevergasung wird dasjenige Verfahren der Kohleveredlung, das in Zukunft größte Bedeutung für die Bereitstellung der organischen Basischemikalien haben wird. Aus synthetisiertem Methanol lassen sich Klebstoffe fertigen. Kohlendioxid wird zur Synthese von Carbonsäuren und Estern durch Carbonylierung, vorzugsweise Oxo-Synthese, Kochsche Carbonsäure-Synthese und/oder Hydroformylierung, z. B. von Ameisen- oder Essigsäure, Phosgen, Formiaten, Formamiden, Acrylaten, Isocyanaten, zur Synthese von aromatischen Aldehyden, zur Herstellung von reinsten Metallen vorzugsweise über die Metallcarbonyle, von Katalysatoren vorzugsweise über Carbonyl-Komplexe verwendet.

In der Stahlindustrie als einem Verwender wird CO₂, vorzugsweise aus behandelten Biogasen, vorzugsweise für die Säuberung von Schmiedeformen und zur Herstellung von Gußformen verwendet.

Bei der CO₂-Verwendung in der Medizin dient CO₂, vorzugsweise aus behandelten Biogasen, in Form natürlicher und künstlicher Bäder gegen Herz- und Kreislaufstörungen; das bei Kohlensäure-Bädern (wasserlösliche Gemische aus Hydrogencarbonaten und organischen Säuren, z. B. Fruchtsäuren) für dermatologische Zwecke durch die Haut eindringende CO₂ regt den Kreislauf ebenfalls an und bewirkt eine starke Durchblutung und Rötung der Haut. Percutane Einwirkung von CO₂-Konzentration im Bereich zwischen vorzugsweise 45-90% führen zur Pulsverlangsamung und Vergrößerung des Blutdrucks, beeinflussen also das Herz-Kreislauf-System im Sinne einer Vagotonie, ferner als Bestandteil des Kissinger Salzes, welches als Therapeutikum gegen Magen-, Darm- und Stoffwechselstörungen verwendet wird.

Bei der CO₂-Verwendung in der Foto-, Film-, Fernseh-, Theater-, Konzert- und Video- Branche wird die hohe Temperaturdifferenz von Trockeneis und/oder Kohlensäureschnee aus Flüssig-CO₂, vorzugsweise aus behandelten Biogasen, zu seiner Umgebung genutzt, wobei CO₂ in Kontakt mit der Luft und/oder Flüssigkeiten von vorzugsweise 0 bis 90°C sublimiert, zu kochen beginnt und/oder Schleime bildet. Mit diesen Phänomenen lassen sich Schleim-, Dampf-, Nebel, Verdunstungs- und/oder Kocheffekte erzeugen oder simulieren und für das erforderliche Stimmungsbild sorgen. Effekte werden vorzugsweise in Verbindung mit Nebelmaschinen erzeugt.

Das aus unkontrollierten extensiven und/oder kontrollierten intensiven, künstlich beleuchteten Aquakulturen oder Aqua-Algenkulturen entnommene gefilterte und/oder abgesetzte Kulturwasser kann im Bypass der Kultur zur Druckwäsche von CO₂-haltigen Gasen und Abgasen, vorzugsweise Biogasen in den entsprechenden kommerziellen physikalisch-chemischen Wechseldruckanlagen eingesetzt und mit dem chemisch und physikalisch gelösten CO₂ beladen wieder in die Kultur zurückgeführt werden, so dass sich ein Wasserkreislauf bildet. Dadurch kann das Wasser die ansonsten in der Druckwäsche eingesetzte kommerzielle Lösung zur CO₂-Absorption, beispielsweise Monoäthylenamin, in einer ersten Waschstufe ersetzen. Ebenso kann das Algenkulturwasser kommerzielle Flüssigkeiten in der Membrantechnik ersetzen, vorzugsweise in flüssigkeitsdurchströmten hydrophoben Membranen, die von außen mit Biogas angeströmt werden. Der kommerziellen Druckwäscheanlage/Wechseldruckanlage kann auch eine bei konstantem Druck arbeitende Gaswäsche vorgeschaltet werden. Eine solche Gaswäsche kann vorzugsweise eine Rohrwäscheanlage sein, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie stehende, vorzugsweise senkrecht stehende Rohre aufweist. Die Rohre sind vorzugsweise 3 bis 10 m lang und haben einen Durchmesser von vorzugsweise 5 bis 50 cm. Biogase werden von unten im Gegenstrom zu Aqua-/Algenkulturwasser mit einem Gebläse oder Kompressor feinblasig eingeleitet. In den Rohren können Einbauten für Gas- und Flüssigkeitsumlenkungen zur besseren Durchmischung der Phasen und Gasaustausch enthalten sein, vorzugsweise Füllkörper, Umlenkvorsprünge, Siebböden, Siedeböden und/oder Destillationsböden. Der hydraulisch vorgegebene Druck im über Kopf ausströmenden weitgehend von CO₂ befreiten Biogas wird auf vorzugsweise auf 1 bis 50 bar erhöht. Dies geschieht beispielsweise über ein Reduzierventil und/oder eine Druckerhöhungspumpe. Mit der Druckerhöhungspumpe wird das Gas in die Rohrgaswäsche zurückgeführt. Dadurch wird der Rest-CO₂-Gehalt im gewaschenen Biogas weiter verringert. Der Tagesgang an CO₂-Bedarf wird durch die Druckhöhe, die Menge an gewaschenem Biogas und/oder Zwischenpuffer für CO₂ und Methan berücksichtigt. Dann wird das gewaschene Biogas wahlweise über einen Zwischenpuffer oder auch direkt der kommerziellen Druckwechselanlage, kontinuierlicher Gaspermeation und/oder diskontinuierliche PSA-Anlagen (Druckwechsel-Absorptionsanlagen) mit Molekularsieben oder Aktivkohle zur Nachreinigung zugeführt, während das am Boden abgezogene, mit CO₂ angereicherte Wasser vorzugsweise so in tiefere Schichten der Kultur zurückgeführt wird, dass es sich gleichmäßig verteilt und sich das CO₂ während der Entspannung im Wasserkörper der Aqua- oder Aqua-Algenkulturen löst. Die CO₂-Anreicherung im Bypass hat den Vorteil, dass durch die Rohrlänge der notwendige Gegendruck erreicht wird. Der Bau solcher Vertiefungen von etwa 10 m in Teichen ist kostspielig. Zudem ist eine Verschlammung der Vertiefungen zu befürchten. Die separat aufgestellte Gaswäsche ermöglicht eine leichte Zugänglichkeit.

Zur Desodorierung kann das Abgas vorzugsweise in Aktivkohlefiltern behandelt werden. Dadurch werden geschmacks- und geruchsbildende Einflüsse bei der Verwertung vermieden. CO₂ selber ist geschmack- und geruchlos, ungiftig und erstickend.

Kohlendioxid wird bei Überdrucken von vorzugsweise 1 mbar bis 70 bar, Temperaturen von vorzugsweise 1 bis 80°C und relativen Feuchten von vorzugsweise 0,01 bis 80% in druck-, CO₂- und korrosionsfesten Rohrleitungsversorgungsnetzen transportiert.

Meßsonden sind fest installiert, vorzugsweise an Einleitungs- und Entnahmestellen, CO₂- Speichern, Abzweigungen und Schnittstellen, um physikalische Kenngrößen, Drucke, Temperaturen, Feuchtigkeit, Durchflußmengen, Füllstände, Zustände und/oder Aktivitäten von Arbeitsmaschinen und Stell- und Sicherheitsgliedern zu messen. Die Meßwerte werden registriert und an zentrale Rechner weitergeleitet, so dass eine MSR-Kette ermöglicht und aufrechterhalten wird. Meßwerte über vorzugsweise Leistungs- und Aktivitätszustände werden vorzugsweise auch von allen Arbeit verrichtenden Geräten, Maschinen, Motoren, Apparaten, Absperr-, Stell- und Sicherheitsgliedern aufgenommen, weitergeleitet und sind Bestandteil der MSR-Kette. Drücke werden mit Verdichtern, vorzugsweise Pumpen, Kompressoren wie Hubkolbenverdichter, Schraubenverdichter, und/oder Gebläsen, erzeugt und Druckgefälle überwunden. Druckdifferenzen dienen zur Förderung von Kohlendioxid. In Überlandleitungen, welche dezentrale Netze miteinander verbinden, wird CO₂ vorzugsweise in flüssiger Form transportiert, um das Volumen vorzugsweise um 90 bis 99,5% zu reduzieren, während in dezentralen Versorgungsnetzen, an die vorzugsweise Produzenten und/oder Verbraucher vorzugsweise in großer Dichte und in geringer Entfernung angeschlossen sind, das Gas je nach den lokalen Bedingungen in gasförmiger oder flüssiger Form eingespeist, transportiert und entnommen wird. Abzweigungen und Schnittstellen von Netzen mit gasförmigem und flüssigem CO₂ sind vorzugsweise mit kompletten Verflüssigungs- und/oder Verdampferstationen versehen, um den Aggregatzustand zu ändern. Freiwerdende Wärme- und/oder Kälteleistung wird über Wärmetauscher verwertet und steht allgemeinen Zwecken zur Verfügung. Es ist besonders empfehlenswert, Wärme in kombinierten Verflüssigungs-/Verdampferstationen zur Energiezufuhr bei der Verdampfung und Kälte zur Kühlung bei der Verflüssigung einzusetzen.

Zur Zwischenspeicherung von flüssigem CO₂ werden über- und/oder unterirdisch aufgestellte/angelegte Behälter/Speicher in Verbindung mit vorzugsweise flexiblen Gaspuffern insbesondere in der Nähe von Produktions- und Verbrauchsstellen errichtet, die eine Kapazität von der 50 bis 500-fachen Stundenleistung haben, um wöchentliche, monatliche und/oder jahreszeitliche Bedarfs- und/oder Produktionsschwankungen auszugleichen.

In den Produktionsorten werden vor der Einspeisung Spurenbestandteile wie vorzugsweise Sauerstoff, Stickstoff, nichtkondensierbare Gase, Stickstoffoxide, Methan, Alkohole, Carbonyle, Ester, Ether, Feststoffe, Acrylate, Kresole, Phenole, Aerosole, Benzen, Benzol, Schwefelwasserstoff, Sulfide und/oder Feuchtigkeit durch Aufkonzentrierung und/oder Reinigungsverfahren auf Werte von vorzugsweise 5 ppb v/v bis 100 ppm v/v entfernt. Als Reinigungsverfahren werden vorzugsweise Molekularsiebe, Absorption, Adsorption, Oxidation, Reduktion, Strippung, Destillation und/oder Rektifikation verwendet.

Die offenbarten Verwendungen als solche und auch in Verbindung mit den weiteren Details der jeweiligen Verwendungen oder eine Kombination mehrerer der offenbarten Verwendungen sind vorteilhafte Verwendungen auch für Kohlendioxid, das nicht durch ein Rohrleitungsnetz, sondern chargenweise transportiert wird. Es handelt sich hierbei insbesondere um die CO₂-Verwendung zur Konservierung in Lagern/Silos, geschlossenen Räumen, zur Verlegung von Rohr- und/oder Schlauchsystemen in Lagern/Silos mit CO₂- Anschluß und Zugabe weiterer Stoffe, zur Verringerung von Brandgefahren in Lagern, Silos, Mahl- und/oder Fördereinrichtungen, Rund- und Quaderballen, in Bergeräumen zur Lagerung von Ballen, zur Verwendung in Ballenpreßmaschinen, in der Getränkeindustrie, als Kohlenstoffquelle in Gewächshäusern und/oder Folientunneln, in Aqua- und Aqua- Algenkulturen mit dem Bypassverfahren der Rohrwäsche und Ersatz von herkömmlichen CO₂-Absorptionsflüssigkeiten, bei Kühlungs- und Gefrierprozessen, bei Schutzgas- Verpackungstechniken, bei Reinigungstechniken, bei der Verwendung in der Chemieindustrie als Chemierohstoff, in der Stahlindustrie, in der Medizintechnik, in der Foto-, Film-, Fernseh- und Videobranche. Hierauf kann ein separater Schutz gerichtet werden, der nicht auf die Herkunft des Gases aus einem Rohrleitungsnetz beschränkt ist. Die Vorrichtung von CO₂-Systemen an Ballenpressen und Ballenwickelmaschinen, die Einpressung von Leitungen in Ballen und die lose Verlegung von Leitungen in Ballenlagern sowie das Bypassverfahren in Aqua- und Aqua-Algenkulturen der Rohrwäsche und Ersatz von herkömmlichen CO₂-Absorptionsflüssigkeiten ist neu. Der Anmelder behält sich vor, separaten Schutz hierauf zu richten, der unabhängig von der Herkunft des CO₂ sein kann.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Rohrleitungsnetz, das Erzeuger und Verbraucher von Kohlendioxid miteinander verbindet,

Fig. 2 Erzeuger, bei denen Kohlendioxid als Abgas anfällt und bevorzugte Verwendungen von Kohlendioxid,

Fig. 3 ein Fahrsilo,

Fig. 4 einen Biogasreaktor mit zwei Reaktorbehältern und einer separaten Vorgrube als Vormischeinrichtung,

Fig. 5 einen Reaktorbehälter mit einem integrierten Seitenschacht als Vormischeinrichtung,

Fig. 6 den Seitenschacht der Fig. 5 in einem anderen Schnitt,

Fig. 7 eine Reihenschaltung eines liegenden und eines stehenden Reaktorbehälters,

Fig. 8 eine Biogasspeicherung und Biogastrennung

Fig. 9 den Speicher für entschwefeltes Biogas gemäß Fig. 8 und

Fig. 10 eine Gastrennungseinrichtung.

In Fig. 1 sind beispielhaft eine Reihe von Kohlendioxiderzeugern und Kohlendioxidquellen zusammen mit potentiellen Verwendern in einem Kohlendioxid-Leitungsverbund dargestellt.

Das auf Seiten der Erzeuger bzw. der Quellen erzeugte oder anderweitig angefallene Kohlendioxid wird als Produkt in solch einer Reinheit aufbereitet, dass es beliebigen Verbrauchern als Kohlendioxidprodukt angeboten werden kann. Vorzugsweise noch am Ort einer Vorrichtung zur Erzeugung des Kohlendioxidprodukts, beispielsweise einer Biogasanlage, wird das Kohlendioxidprodukt als Gas oder Flüssigkeit in ein festverlegtes Rohrleitungssystem eigens für das Kohlendioxidprodukt eingeleitet. Ein erstes Rohrleitungssystem für den Transport von gasförmigem Kohlendioxidprodukt und ein zweites Rohrleitungssystem für den Transport von flüssigem Kohlendioxidprodukt sind mittels einer oder mehrerer Stationen für die Verflüssigung und/oder Verdampfung des Kohlendioxidprodukts miteinander verbunden.

Im Ausführungsbeispiel sind zwei festverlegte, lokale Rohrleitungssysteme, das eine für ein gasförmiges Kohlendioxidprodukt und das andere für ein flüssiges Kohlendioxidprodukt, an einer ersten Station zur Verflüssigung und/oder Verdampfung der beiden Kohlendioxidprodukte miteinander verbunden. Diese beiden Rohrleitungssysteme bilden insgesamt ein gemeinsames, lokales erstes Rohrleitungssystem. Ein weiteres Rohrleitungssystem für gasförmiges Kohlendioxidprodukt und ein weiteres Rohrleitungssystem für flüssiges Kohlendioxidprodukt bilden ein gemeinsames, lokales zweites Rohrleitungssystem. Im Ausführungsbeispiel sind an dieses lokale zweite Rohrleitungssystem lediglich Verbraucher angeschlossen. Es könnten an das zweite lokale Rohrleitungssystem jedoch zusätzlich auch weitere Erzeuger aus der örtlichen Umgebung des zweiten lokalen Rohrleitungssystems angeschlossen sein.

Das erste lokale Rohrleitungssystem und das zweite lokale Rohrleitungssystem sind über eine einzige Überlandleitung miteinander verbunden. Für den Transport durch die Überlandleitung wird das gasförmige Kohlendioxidprodukt aus dem lokalen ersten Rohrleitungsnetz verflüssigt und für das zweite lokale Rohrleitungssystem zu einem Teil durch die Station zur Verflüssigung und/oder Verdampfung dieses lokalen zweiten Rohrleitungssystems verdampft. Da die beiden Verbindungsstationen vorzugsweise als Verflüssiger und Verdampfer ausgebildet sind, können diese beiden Stationen auch als Austauschstationen für gasförmiges und flüssiges Kohlendioxidprodukt innerhalb ihres jeweiligen lokalen Rohrleitungssystems verwendet werden.

Eine Vielzahl von lokalen Rohrleitungssystemen kann in der dargestellten Weise mittels Überlandleitungen zu einem Gesamtnetz verbunden sein. Innerhalb der lokalen Rohrleitungssysteme und auch in der Überlandleitung sind Verdichter und Speicher bzw. Akkumulatoren angeordnet. Hierdurch kann die gleichmäßige Versorgung mit dem Kohlendioxidprodukt sichergestellt und ein gewünschter Leitungsdruck eingestellt und aufrechterhalten werden.

Fig. 2 zeigt als bevorzugte Kohlendioxiderzeuger Deponien und Biogasanlagen. In Deponien und Biogasanlagen fällt Kohlendioxid üblicherweise als Abgas bei der Methangewinnung an. Anstatt jedoch, wie dies derzeit üblich ist, das Kohlendioxidabgas abzufackeln oder einfach in die Atmosphäre abzulassen, werden aus einem in der Biogasanlage erzeugten Biogas oder einem Deponiegas ein erdgasgleiches Methanprodukt und das Kohlendioxidprodukt gewonnen. Das Methanprodukt und das Kohlendioxidprodukt werden in getrennten Rohrleitungssystemen zu den jeweiligen Verbrauchern transportiert. Bevorzugte Verwendungen des Kohlendioxidprodukts sind in Fig. 2 beispielhaft angegeben.

In den nachfolgenden Figuren werden ein besonders bevorzugtes Verfahren und eine besonders bevorzugte Vorrichtung zur Erzeugung des Kohlendioxidprodukts und des Methanprodukts beschrieben.

Fig. 3 zeigt ein Fahrsilo T1 in einem Querschnitt und darunter in einer Ansicht. Energiepflanzen, vorzugsweise Silomais, Raps, Weizen, Roggen, Hirse, Luzerne, Futterrüben, Zuckerrüben, Kartoffeln und/oder Gräser, werden vorzugsweise als Ganzpflanzen mit Feldhäckslern gehäckselt, zum Fahrsilo T1 transportiert und dort einsiliert. Der Siliervorgang umfaßt die Zugabe von Silierhilfsmitteln, wie beispielsweise Melasse und/oder Impfkulturen, vorzugsweise eine Kompaktierung der losen Schüttung auf eine Schüttdichte von vorzugsweise 300 bis 600 kg/m³ und Abdeckung mit Silofolie M1. Das Fahrsilo T1 ist mit einer waagerechten, vorzugsweise entlang des oberen Silorandes verlegten Rohrleitung R1 von vorzugsweise 1/2 bis 3 Zoll Durchmesser mit senkrechten, in vorzugsweise 2 bis 4 m Abstand angebrachten Abzweigungen zum Siloboden ausgestattet. Die senkrechten Abzweigungen haben Anschlüsse Fl1 an den Enden. Von diesen Anschlüssen sind perforierte Leitungen, vorzugsweise Schläuche R2, am Siloboden und auf die kompaktierten Pflanzen verlegt, über die eine vorzugsweise dem 1 bis 3-fachen des Porenvolumens entsprechende Menge an Kohlendioxid über direkt angeschlossene Druckflaschen T15 oder über ein Gebläse K5 zugegeben wird, um sowohl gleich nach Kompaktierung als auch nach Abdeckung mit der Folie M1 zu Beginn des Siliervorganges den Sauerstoff zu verdrängen und die Silierverluste zu verringern. Die am Boden verlegten Schläuche R2 liegen vorteilhafterweise in Aussparungen bzw. Vertiefungen. Mit T2 ist eine Sickerwassergrube bezeichnet.

Fig. 4 zeigt einen Biogasreator T4 mit einer vorgeschalteten, separaten Vormischeinrichtung in Form einer Vorgrube T3. Der Biogasreaktor T4 wird durch zwei Reaktorbehälter T4a und T4b gebildet, die wahlweise einzeln, parallel oder in Reihe betrieben werden können. Die Reaktorbehälter T4a und T4b werden im folgenden zusammen als Reaktor T4 oder als Teilreaktoren bezeichnet.

Die fertige Silage wird mit Radlader und/oder einer Greifvorrichtung aus dem Silo T1 entnommen, in einen Kipphänger oder auf ein Transportband gefüllt, zur Vorgrube T3 transportiert und in diese abgekippt. Der Transport mit dem Kipphänger erfolgt auf der Straße oder Schiene. Es kann eine Silierung in einem Silo aber auch am Ort der Biogasanlage vorhanden sein.

In der Vorgrube T3 befindet sich vorzugsweise zuvor bereits etwas Frischgülle und/oder Einstreu und/oder Festmist. Die Vorgrube T3 wird nach dem Abkippen der Silage mit Gülle und/oder Faulwasser aufgefüllt und die Mischung mit einem in der Vorgrube T3 befestigten Rührwerk Rü1, vorzugsweise ein Schneidrührwerk, homogenisiert und vorzugsweise zerkleinert, bis sich ein Trockensubstanzgehalt von vorzugsweise 10 bis 30% einstellt.

In die Vorgrube T3 werden organische Abfälle und/oder Gülle gegeben, die vorher vorzugsweise erhitzt wurden. Hierfür dient ein Wärmetauscher WT2 der Anlage. Die im Wärmetauscher WT2 erhitzten Stoffe werden in einem Haltetank T7, der vorzugsweise mit einer Zusatzheizung versehen ist, bei vorzugsweise 70 bis 75°C für vorzugsweise 30 bis 60 min thermisch hygienisiert. Sie können über eine Pumpe P6 über eine Leitung R3 in die Vorgrube T3 und/oder von einer Leitung R4 in den Biogasreaktor T4 gepumpt werden.

Die Mischung in der Vorgrube T3 wird mit einer Dickstoffpumpe P1 über die Leitung R4 wahlweise über ein Ventil V8 oder ein Ventil V9 oder beide Ventile in einen der stehenden Teilreaktoren T4a oder T4b oder in beide Teilreaktoren befördert.

Fig. 5 zeigt einen stehenden Biogasreaktor T4 mit einer integrierten Vormischeinrichtung T3. Fig. 6 zeigt den Seitenschacht T3 in einem zu Fig. 5 senkrechten Schnitt. Die Vormischeinrichtung T3 ist unmittelbar an dem Biogasreaktor T4 als Seitenschacht ausgebildet. Der Seitenschacht ist wegen der gleichen Funktion wie die Vorgrube ebenfalls mit T3 bezeichnet. Die beiden Teilreaktoren T4a und T4b im Ausführungsbeispiel der Fig. 4 können wie der Reaktor T4 der Fig. 3 und 4 ausgebildet, insbesondere je mit einem Seitenschacht T3 versehen sein. Eine separate Vorgrube entfällt in diesem Falle vorzugsweise. Die Pumpe P1 und Teile der Rohrleitung R4 können entfallen oder anders eingesetzt werden.

Die silierten, festen, schüttfähigen Stoffe, Gülle und/oder organische Abfälle werden in den Seitenschacht T3 eingefüllt. Bei Ausbildung des Biogasreaktors T4 in Form mehrerer Teilreaktoren mit integrierten Seitenschächten T3 werden diese Stoffe bei Parallelbetrieb in jeden der Seitenschächte T3 eingefüllt. Die leichten pflanzlichen Stoffe neigen zur Brückenbildung und lassen sich nur schwierig nach unten befördern. Die Funktion des Seitenschachtes T3 wird durch erfindungsgemäße Einrichtungen verbessert. Vorzugsweise enthält solch ein Seitenschacht T3 einen Deckel, der aufgeklappt vorzugsweise als Ankippwand für feste Stoffe dient. Der Deckel verschließt den Seitenschacht T3 vorzugsweise geruchs- und spritzwasserdicht. Im Seitenschacht T3 ist ein vorzugsweise als Schneidrührwerk ausgebildetes Rührwerk Rü1 angebracht, welches die Stoffe miteinander vermischt und vorzugsweise zerkleinert. Der stehende Behälter des Reaktors T4 weist im Seitenschacht T3 vorzugsweise zwei Öffnungen Fl2 und Fl3 auf unterschiedlichen Höhen auf. Die zwei Öffnungen Fl2 und Fl3 liegen vorzugsweise diagonal übereinander, so dass eine Horizontalströmung im Seitenschacht T3 ebenfalls entsteht.

Die obere Öffnung Fl2, die vorzugsweise 2 bis 100 cm unterhalb des Seitenschachtdeckels liegt und in mehrere, vorzugsweise über 20 bis 100% der in Behälterumfangsrichtung gesehenen Breite des Seitenschachtes T3 verteilten Teilöffnungen unterteilt ist, ist vorzugsweise von Außen und/oder von Innen verschließbar. Dazu ist als Verschluss V3 eine Klappe mit vorzugsweise Rückschlagwirkung, ein Ventil oder ein Schieber oder Schnellschlußschieber eingesetzt. Vorzugsweise ist am Boden des Seitenschachtes T3 ein förderndes Tauchmotorrührwerk oder eine Pumpe P2 parallel oder senkrecht zum Reaktor T4 installiert. Wenn P2 betätigt wird, strömt durch den vorzugsweise gleichzeitig geöffneten Verschluß V3 ausgefaulte Flüssigkeit aus dem stehenden Reaktor T4 in den Seitenschacht T3 nach und spült die frischen Stoffe, insbesondere die festen, aufschwimmenden Pflanzenteile, direkt in P2. Die Spülwirkung kann gesteigert werden, indem der Verschluß V3 erst bei einem Differenzdruck von vorzugsweise 10 bis 200 cm Wassersäule plötzlich öffnet. Faulwasser sprüht vorzugsweise in den Seitenschacht T3.

P2 befördert die Stoffe vorzugsweise so in den Reaktor T4, dass Kurzschlußströmungen zu der oder den oberen Öffnungen Fl2 ausgeschlossen sind. Das Tauchmotorrührwerk oder die Pumpe P2 kann so angeordnet sein, dass die Förderrichtung von P2 senkrecht oder parallel zur Behälterwand durch die Öffnung Fl3 weist. Bei parallel zur Behälterwand des Reaktors T4 weisender Förderrichtung, wie in Fig. 6 dargestellt, ist die Ecke des Schachtes T3, in die das Rührwerk oder die Pumpe P2 fördert, vorzugsweise abgerundet, um den Reibungswiderstand zu verringern und gleichzeitig die Richtung des Stromes in den Behälter des Reaktors T4 vorzugeben. Der Radius der Abrundung ist vorzugsweise das 1 bis 8-fache des Querschnittes der unteren Öffnung Fl3. Eine vorzugsweise in das Innere entlang der Behälterwand reichende Erweiterung T3,1 von T3 mit dem Querschnitt von dem 0,2 bis 2-fachen von Fl2 und einer Länge, die höchstens dem halben Umfang des Behälters des Reaktors T4 entspricht, verhindert eine Kurzschlußströmung. P2 fördert nach Beendigung des Beschickungsvorganges den Seitenschacht T3 vorzugsweise leer. Die untere Öffnung Fl2 wird dann vorzugsweise von Außen und/oder von Innen mit einem Verschluß V3,1 geschlossen. Die Öffnung Fl2 kann auf gleicher Höhe wie P2 oder 2 bis 100 cm über P2 angebracht sein, was den Vorteil hätte, dass P2 nicht trocken laufen kann.

Der Biogasreaktor T4 kann in mehrere, bevorzugt in höchstens 4 Teilreaktoren bzw. Reaktorbehälter aufgeteilt sein. Besonders bevorzugt ist er in zwei Reaktorbehälter T4a und T4b aufgeteilt, wobei T4a vorzugsweise ein stehender oder liegender zylindrischer Behälter ist. Behälter T4b ist vorzugsweise ein stehender zylindrischer Behälter. Die Behälter des Biogasreaktors T4 stehen vorzugsweise gasseitig und hydraulisch miteinander in Verbindung. Gasseitig sind sie über eine Gasleitung R9 in Reihe geschaltet und direkt mit einem Gasspeicher T8 verbunden.

Die Fig. 4 und 8 zusammen zeigen eine komplette Biogasanlage mit Biogaserzeugung, -speicherung und -trennung.

Wenn der Reaktor, wie bevorzugt und in Fig. 4 dargestellt, aus zwei stehenden Behältern T4a und T4b besteht, werden die Behälter vorzugsweise durch Ansteuerung der Ventile V8, V9, V10, V11 und V12 wahlweise parallel oder in Reihe beschickt. Die Entleerung der Behälter geschieht durch Überlaufleitungen R6 direkt in einen Nachgärtank T6, der in Fig. 8 dargestellt ist, und/oder durch Abpumpen. Zum Abpumpen wird eine Pumpe P4 saugseitig über Ansteuerung der Ventile V10, V11 und V12 mit der Entleerungsleitung R7 des jeweiligen Behälters verbunden.

Mit einer strichlierten Linie ist eine Rohrleitung angedeutet, in der das Ventil V10 sitzt. Mittels dieser Verbindung und entsprechender Schaltung der Ventile V10 bis V12 können die beiden Teilreaktoren T4a und T4b wahlweise parallel oder in Reihe hintereinander betrieben werden.

Der stehende zylindrische Teilbehälter T4a und/oder T4b hat vorzugsweise ein Verhältnis von Höhe zu Durchmesser von 0,2 bis 4 zu 1, ist gasdicht und gasseitig vorzugsweise an der höchsten Stelle in einem Kopfraum T5 oder in einem Mannloch Fl5 im Kopfraum über die Rohrleitung R9 mit einem Biogasspeicher T8 für rohes Biogas verbunden (Fig. 8). Der Biogasspeicher T8 ist vorteilhafterweise in den Nachgärtank T6 integriert. Der Kopfraum T5 des Biogasreaktors T4 steht unter einem Gasüberdruck von vorzugsweise 1 bis 100 mbar und hat vorzugsweise eine Höhe von 30 bis 200 cm. Beim Abpumpen von ausgefaulter Flüssigkeit aus dem Reaktor T4 strömt Biogas aus T8 hinein und beim Zupumpen der frischen Stoffe in T8 ab, um den Druckausgleich im Kopfraum T5 des Reaktors T4 zu gewährleisten. Zudem ist der Biogasreaktor T4 mit frostsicheren, vorzugsweise hydraulisch und/oder als Berstmembran wirkenden Über- und Unterdrucksicherungen ausgestattet, die an Stutzen Fl6 und Fl7 vorzugsweise am Mannloch Fl5 angebracht sind. Die Überdrucksicherung spricht vorzugsweise bei 50 bis 150 mbar, die Unterdrucksicherung bei vorzugsweise -2 bis -10 mbar zum atmospährischen Druck an.

Der stehende zylindrische Teilbehälter T4a und/oder T4b enthält vorzugsweise ein langsam laufendes Rührwerk Rü2, welches von einem außerhalb des Reaktionsraums angeordneten drehrichtungsvariablen Motor Mo2 angetrieben ist. Das Rührwerk Rü3 hat vorzugsweise eine mittig angebrachte, senkrechte Welle, an der vorzugsweise zwei Rührblätter befestigt sind: Rübl1 vorzugsweise am oberen Ende der Rührwelle unterhalb des Flüssigkeitsspiegels und Rübl2 vorzugsweise am unteren Ende der Rührwelle in der Nähe des Bodens des Behälters. Die beiden Rührblätter bewirken eine Zerstörung von Schwimm- und Sinkschichten und homogenisieren den Inhalt. Der Rührer Rü3 wird vorzugsweise in vorgegebenen Zeitintervallen angehalten und läuft ansonsten vorzugsweise ständig. Es handelt sich um einen vollständig durchmischten Reaktor, d. h. einen CSTR. Das Rührwerk Rü3 kann durch ein bis zwei Tauchmotorrührwerke gebildet sein, die vorzugsweise 20 bis 200 cm unter der Oberfläche und vorzugsweise 20 bis 200 cm über dem Boden befestigt sind, was auch für die Rührblätter Rübl1 und Rübl2 gilt.

Im stehenden Teilbehälter T4a oder T4a und T4b sind außer Öffnungen für das Rührwerk Rü3 und die Über- und Unterdrucksicherung weitere Öffnungen für das Mannloch Fl5 im Kopfraum T5, für ein Sichtglas an der Grenze Flüssigkeitsspiegel und Kopfraum, für Rohrleitungen zum Zu- und Abpumpen der Flüssigkeit Fl10 und Fl9, für Temperatur- und Druckmessungen Fl11 und Fl12 sowie eines Stutzens Fl13 zur Zugabe von Chemikalien vorgesehen. Die Öffnung Fl10 zum Zupumpen frischer Stoffe liegt vorzugsweise 50 bis 200 cm über der Reaktorunterkante. Die Öffnung Fl9 zum Abpumpen geht von der Mitte des vorzugsweise konisch oder waagerecht gestalteten Behälterbodens oder vorzugsweise seitlich in der Behälterwand bei waagerecht gestaltetem Behälterboden ab.

Der Reaktor T4 ist rundherum thermisch mit Wärmeschutz Iso 1 isoliert, um einen k-Wert von ≦ 5 W/m²K zu gewährleisten. In der Bodenplatte ist vorzugsweise eine Fußbodenheizung WT1 mit einer Heizleistung von 4 bis 8 Watt/(m²K) verlegt. Die Fußbodenheizung WT1 wirkt vorzugsweise in Ergänzung zu dem Wärmetauscher WT2 und wird vorzugsweise mit Warmwasser über eine Heizungspumpe beschickt. Mit der Fußbodenheizung werden geringe Temperaturdifferenzen zur Reaktortemperatur von vorzugsweise < 5°C ausgenutzt. Der Reaktor wird bevorzugt auch dann noch beheizt, wenn beispielsweise die Zuführung von Biomasse für einige Tage unterbrochen und/oder der Wärmetauscher WT2 nicht in Betrieb ist.

Die Beheizung des Biogasreaktors auf vorzugsweise 26 bis 36°C geschieht vorzugsweise über den außenliegenden Gegenstrom- und/oder Kreuzstromwärmetauscher WT2, vorzugsweise ein Rohrbündelwärmetauscher, Plattenwärmetauscher, Spiralwärmetauscher und/oder Gülle-Gülle-Wärmetauscher, der thermisch mit Iso 2 isoliert ist, um vorzugsweise einen k-Wert von ≦ 3 W/(m²K) zu gewährleisten. Die Heizleistung des Wärmetauschers WT2 ist so dimensioniert, dass vorzugsweise der gesamte Stoffstrom der Biomassen vorzugsweise in Verbindung mit dem Wärmetauscher WT2 und den Haltetanks/­ Hygienisierungsbehältern T7,1 und T7,2 auf vorzugsweise ≦ 40°C oder vorzugsweise nur Teilströme wie beispielsweise Gülle und/oder organische Abfälle auf bis zu vorzugsweise 75°C erhitzt werden können und vorzugsweise mit dieser Energie der Reaktor auf die gewünschte Temperatur von vorzugsweise 26 bis 36°C gebracht werden kann. Die Energiezufuhr erfolgt vorzugsweise mit heißem Wasser und/oder Dampf von vorzugsweise ≦ 130°C aus einer Energiestation T10 am Ort der Anlage. Besonders vorteilhaft ist es, wenn Abwärme der in der Anlage eingesetzten gekapselten Kompressoren für die Gase Biogas, Methan und Kohlendioxid für die Beheizung von T4, T4a, T4b, T7, T7,1, T 7,2 und in WT2, WT3 und/oder WT4 verwendet wird. Bekanntlich wird nur etwa ein Drittel der elektrischen Anschlussleistung in Verdichtungsarbeit, jedoch etwa 2 Drittel in Abwärme umgesetzt. Falls erforderlich, kann ein auf vorzugsweise bis 75°C erhitzter Flüssigkeitsteilstrom oder der gesamte Strom in vorzugsweise zwei bis vier, vorzugsweise wechselweise beschickten Hygienisierungsbehältern T7, 1 und T7,2 bei dieser Temperatur vorzugsweise 30 bis 60 min lang gehalten werden. Die ≦ 75°C heißen hygienisierten Stoffe werden mit der Pumpe P6 in den Gegenstromwärmetauscher WT2, besonders bevorzugt ein Gülle-Gülle-Wärmetauscher, und/oder in den Biogasreaktor T4 und/oder die Vormischeinrichtung T3 gepumpt.

Die homogenisierte Mischung wird aus der Vormischeinrichtung T3 mittels der Dickstoffpumpe P1 auf einmal oder vorzugsweise in bis zu 3 über den Tag verteilten Chargen durch die Leitung R4, bei entsprechender Ansteuerung der Ventile V6 und V7 über den außenliegenden Wärmetauscher WT2, in den Biogasreaktor T4 bzw. in dessen Behälter T4a und/oder T4b gepumpt. Bevor in T4 bzw. Behälter T4a und/oder T4b gepumpt wird, wird vorzugsweise die gleiche Menge aus dem Biogasreaktor abgepumpt, wenn nicht auf Überlauf geschaltet ist. Das zugepumpte Volumen wird so gewählt, dass in dem Biogasreaktor bzw. in allen Teilreaktoren von T4 ohne T6 zusammengenommen vorzugsweise eine durchschnittliche hydraulische Aufenthaltszeit von 15 bis 80 Tagen gewährleistet wird.

Fig. 7 zeigt eine besonders bevorzugte Ausführungsalternative zu den stehenden Teilbehältern der Fig. 4 mit einem liegenden Teilbehälter T4a und einem damit in Reihe geschalteten, stehenden Teilbehälter T4b. Wenn der Reaktor T4, wie bevorzugt und in Fig. 7 dargestellt, aus einem liegenden und einem stehenden Behälter besteht, werden die Behälter hydraulisch so in Reihe geschaltet, dass der liegende Behälter T4a über die Pumpe P1 zuerst beschickt wird. Der Überlauf fließt ohne weitere Pumparbeit in T4b.

Der liegende zylindrische Behälter T4a mit kreisförmigem Querschnitt ist auf Stützen aufgestellt, die vorzugsweise 2-4 m auseinander liegen. Er hat ein Volumen von 100 bis 200 m³ und enthält ein durchgehendes horizontales Rührwerk Rü3, dessen Rührflügel tragende Welle an den beiden Enden und zusätzlich in Abständen von vorzugsweise 2-4 m gelagert ist. Die Reaktorenden sind vorzugsweise als Böden in Klöpperform gestaltet. Der Behälter T4a enthält an jedem Ende ein Mannloch Fl5. Vorzugsweise das erste Drittel des Behälters ist auf der Unterseite mit einem Heizmantel WT4 umschlossen. Der Stutzen Fl 13 dient zur Zugabe von Chemikalien und ragt vorzugsweise 10 bis 20 cm in den Behälter hinein. Auf der Rührerwelle sind in Abständen von vorzugsweise 0,5 bis 2 m Rührarme befestigt. Jeder Rührarm ist gegenüber dem benachbarten um einen Winkel von 18° bis 36° versetzt auf der Welle angeordnet. Die gemischten Stoffe mit vorzugsweise 5 bis 40% Trockensubstanz werden mit der Pumpe P1 über die Rohrleitung R4 und Ventil V5, das vorzugsweise eine Rückschlagklappe ist, in den liegenden Fermenter T4a gepumpt, durchlaufen den Fermenter in vorzugsweise 4 bis 10 Tagen und treten vorzugsweise zusammen mit dem gebildeten Gas durch ein Rohr R5 und eine Rückschlagklappe V15 in den stehenden Fermenter T4b ein. Durch diese Vorgehensweise ist der liegende Fermenter T4a ständig gefüllt, steht unter dem Druck, der durch die Flüssigkeitssäule im senkrechten Reaktor T4b vorgegeben ist, und benötigt keinen Gasdom. Ansammlungen von abgesetzten Stoffen werden vorzugsweise über eine am Ende angebrachte nicht dargestellte Schnecke gelegentlich abgezogen. Die Förderung durch den Behälter T4a erfolgt vorzugsweise durch die Pumpe P1 und nicht durch das Rührwerk Rü3.

Fig. 8 zeigt die Speicherung und Trennung des Biogases.

Der Biogasspeicher T8 ist vorzugsweise ein Niederdruckgasspeicher, der bei separater Aufstellung in einer vorzugsweise feuerhemmenden Umhüllung untergebracht ist. Vorteilhafterweise ist T8 in den Nachgärtank T6 als Abdeckung integriert. Der Nachgärtank T6 ist mit einem von einem Motor Mo4 angetriebenen, seitlich angebrachten Rührwerk Rü 4 ausgerüstet. Der Speicher T8 wird von einer Membran M2, insbesondere einer Folie luftundurchlässig abgeschlossen. Der Nachgärtank T6 bildet ein Teil des Reaktors T4.

In den bisherigen Biogasspeichern ist ein Gasraum über einer abschließenden Membran der Luft ausgesetzt, absichtlich belüftet und/oder unter Luftdruck gesetzt, um dem Biogas unter der Membran einen Druck zu verleihen. Zur Herstellung von vermarktungsfähigem, erdgasgleichen Biomethan und Kohlendioxid ist erfindungsgemäß hingegen der Kontakt zu Luft und insbesondere Sauerstoff verhindert. An die Reinheit von Kohlendioxid werden besonders hohe Anforderungen gestellt. Deshalb wird für die Membran M2 eine sehr geringe Permeabilität für Luft bei 0 bis 30°C von vorzugsweise höchstens 150 cm³/(m²bar24 h) gefordert. Bei preisgünstigen Membranen mit Permeabilitäten im oberen, erfindungsgemäß noch zulässigen Bereich wird vorzugsweise ein Schutzraum M3,1 ausgebildet, um die Isolation zu verbessern. Dieser Schutzraum M3,1 wird erfindungsgemäß statt mit Luft vorzugsweise mit Prozeßgasen, vorzugsweise mit Biogas und/oder Kohlendioxid, gespült. Der Schutzraum M3,1 kann mehrfach unterteilt sein und/oder insbesondere durch mehrere Schutzräume M3,1 übereinander gebildet werden. Vorgefertigte Schutzräume können an Gasspeichern, die vorzugsweise als Säcke und/oder Kissen ausgebildet sind, angebracht werden. Biogas dient nach dem Durchgang durch den Schutzraum M3,1 vorzugsweise zur Prozeßenergieerzeugung in einer in der Anlage integrierten Energiestation. Durchgeleitetes Kohlendioxid dient vorzugsweise als Dünger in Treibhäusern und/oder zur Entwesung von Lagern, wo der Sauerstoffgehalt nicht stört.

Ein insgesamt sehr geringer Durchgang von Luft wird vorzugsweise gewährleistet durch eine Edelstahlmembran, eine metallbedampfte Kunststofffolie und/oder eine wenigstens zweischichtige Membran M2. Zwei Schichten werden vorzugsweise gebildet durch flexible Kunststoffolien oder durch eine gasdichte starre Behälterabdeckung mit darunter liegender flexibler Folie, wobei der Schutzraum M3,1 vorzugsweise mit rohem Biogas, entschwefeltem Biogas oder Kohlendioxid gefüllt und vorzugsweise durchströmt und das Biogas nach Verlassen des Schutzraumes M3,1 vorzugsweise in der Energiestation verbraucht wird. Der Schutzraum M3,1 hat ein konstantes oder variables Volumen. Ein konstantes Volumen des Schutzraumes M3,1 wird vorzugsweise bei Gassäcken und Gaskissen erreicht, indem die beiden vorzugsweise flexiblen und/oder dehnbaren Folien durch Abstandshalter getrennt sind. Durch die Form der Abstandshalter kann ein kontrollierter Gasfluß unterstützt werden, um Kurzschlußströmungen zu unterbinden. Die Abstandshalter können gasdicht oder porös mit einem Porenvolumen von bis zu 99,9% sein. Der Schutzraum M3,1 kann in mehrere Räume unterteilt sein, die vorzugsweise je einen eigenen Gaszutritt und Gasausgang haben. Der Gasspeicher T8 kann, wie die weiteren Gasspeicher der Anlage ebenfalls, mehrere übereinander angebrachte Lagen von Schutzräumen enthalten, um die Isolation gegen Lufteintritt zu verbessern.

Ein Schutzraum M3,1 mit einem variablen Schutzraumvolumen stellt sich bei der Kombination Membran/starre Platte ein, beispielsweise zwischen einer in einem starren Behälter befestigten flexiblen Membran und den Seitenwänden und dem Dach des Behälters, weil sich die flexible und/oder dehnbare Membran, insbesondere Folie, dem Füllungsgrad anpaßt. Dies führt dazu, dass der Schutzraum größer wird, wenn das Gasspeichervolumen kleiner wird und umgekehrt. Die Gesamtgasmenge an Gas im Schutzraum M3,1 und im Speicher T8 bleibt gleich.

Durch die Erfindung wird vorzugsweise Luftzutritt in das gespeicherte rohe und/oder entschwefelte Biogas verhindert. Außerdem wird ein Überdruck von vorzugsweise 1 bis 100 mbar im Schutzraum M3,1 und im gespeicherten Biogas erzeugt, der bei Gasspeichern mit variablem Schutzraumvolumen die Arbeit eines Gebläses K1 und/oder K2 unterstützt.

Zusätzlich zu dem als Rohgasspeicher dienenden Speicher T8 weist die Biogasspeicherung einen separaten Reingasspeicher T11 auf. In dem Reingasspeicher T11 wird entschwefeltes Biogas gespeichert. Über dem Reingasspeicher T11 wird mittels einer für die Belange der Praxis für Sauerstoff nicht permeablen Membran M3 wieder ein Schutzvolumen M3,1 gebildet, das mit dem Schutzvolumen M3,1 des Rohgasspeichers T8 ständig verbunden oder bei Bedarf verbindbar ist.

In Bezug auf den Reingasspeicher T11 und dessen Zwischenvolumen M3,1 wird ergänzend stets auch auf Fig. 9 verwiesen. Der Reingasspeicher T11 ist als doppelwandiges Gasspeicherkissen oder -sack mit innerem Speicher T11, umgebendem flexiblen Zwischenraum M3,1 und diesen umgebende, feuerhemmende Umhüllung T9 ausgebildet. In Bezug auf die doppelschichtige Membran M3 und das von der Membran M3 gebildete Schutzvolumen M3,1 gilt das zur Membran M2 und deren Schutzvolumen M3,1 Gesagte gleichermaßen. Sämtliche Gasspeicher der Anlage können wie der Reingasspeicher T11 ausgebildet sein.

Vorzugsweise ein Teilstrom des durch einen Motor angetriebenen Rohgasgebläses K1 und/oder des durch einen Motor angetriebenen Reingasgebläses K2 und/oder des durch einen Motor Mo10 angetriebenen CO₂-Gebläses K5 geförderten Gases wird in die Zwischenräume M3,1 zwischen M2 und/oder M3 in den Gasspeichern T8 und/oder T11 in Reihe oder parallel geleitet. Der Gasspeicher T8 ist vorzugsweise mit einer Fackel verbunden, welche plötzliche Überschüsse an Biogas abfackeln kann. Wäre der Gasspeicher T8 separat aufgestellt, so wäre vorzugsweise am tiefsten Punkt ein Ventil angebracht, wie Ventil 16 des Speichers 11, über das Kondensat abgezogen wird. Die flexible Hülle M3 des Gasspeichers T11 ist vorzugsweise mit einer Vorrichtung verbunden, die den Füllstand anzeigt. Das saugseitig mit dem Gasraum des Biogasspeichers T8 verbundene Gebläse K1 sorgt für den notwendigen Vordruck im Rohgas für eine bevorzugte Weiterleitung zumindest eines Teilstromes in den Zwischenraum M3,1 von M3 und/oder zur Energiestation und/oder zu einer Gastrennungseinrichtung T12.

Vorzugsweise wird die H2S-Konzentration im rohen Biogas auf 1 bis 500 ppm gesenkt, indem über eine Dosierpumpe P3 vorzugsweise Eisen-III in T4a und/oder T4b vorzugsweise proportional zum Schwefelgehalt des zugeführten frischen Stoffgemisches und/oder Biogasvolumenstrom zugegeben wird. Die Zugabe kann vorteilhafterweise auch direkt in die Vormischeinrichtung T3 erfolgen.

Vorteilhafterweise bildet diese Entschwefelung eine Vorstufe, und die vollständige Entschwefelung des Biogases erfolgt in einer ersten Trennstufe der Gastrennungseinrichtung T12. Das so entschwefelte Biogas (Reingas) wird vorzugsweise in den separaten Gasspeicher T11 gepumpt und steht von dort aus der Gastrennungseinrichtung T12 und/oder vorzugsweise nach Durchgang durch die Zwischenräume M3,1 der Membranen M2 und/oder M3 der Energiestation zur Verfügung.

Die Energiestation T10 entnimmt erfindungsgemäß rohes und/oder entschwefeltes Biogas über das Gebläse K1 aus dem Biogasspeicher T8 für rohes Biogas, über Gasleitung R11 aus dem Zwischenraum M3,1 von T8, aus dem Zwischenraum M3,1 des Gasspeichers T11 für entschwefeltes Biogas und/oder direkt aus T11 über das Gebläse K2 und Gasleitung R 10.

Die Energiestation T10 besteht vorzugsweise aus einem Blockheizkraftwerk (BHKW) des Typs Ottomotor oder Zündstrahler, das wärmeseitig mit einer Temperaturspreizung von vorzugsweise 70 bis 130°C arbeitet, einer Brennstoffzelle und/oder einer Absorptionskältepumpe und/oder einem Heizkessel. Das in der Energiestation untergebrachte BHKW und/oder die Brennstoffzelle hat die Aufgabe, so viel Energie an Strom, Wärme und/oder Kälte aus Biogas zu erzeugen, dass vorzugsweise der Energiebedarf der Biogasanlage und der Gastrennungseinrichtung an Strom, Kälte und/oder Wärme gedeckt wird. Wenn es wirtschaftlich ist, können zusätzlich auch landwirtschaftliche Betriebe mit Strom, Wärme und/oder Kälte beliefert werden. Zusätzlich oder alternativ zu dem BHKW ist vorzugsweise eine Absorptionswärme-/kältepumpe und/oder ein Heizkessel aufgestellt, der vorzugsweise die benötigte Wärme und/oder Kälte aus Biogas erzeugt. Es ist auch schon vorteilhaft, wenn die Energiestation nur den Bedarf an Prozeßwärme und Prozeßkälte deckt und der Prozeßelektrizitätsbedarf aus dem öffentlichen Netz gedeckt wird. Bei vorzugsweise gleichzeitiger Nutzung von Wärme, beispielsweise zur Erwärmung von Stoffen in den Wärmetauschern, und Kälte, beispielsweise bei der Kondensation von Feuchte und bei der CO2-Kompression aus der Absorptionswärme-/kältepumpe, ist der Wirkungsgrad um den Faktor 1,1 bis 1,9 besser als der eines Brennwertkessels. Strom wird vorzugsweise aus dem Netz bezogen, wenn keine Kraft-Wärme-Kopplung installiert ist. Die Energiestation ist in einem Container untergebracht, läuft vorzugsweise vollautomatisch über eine eigene EMSR- und SPS-Anlage und wird über den Füllstand der Biogasspeicher, den Gasvolumenstrom, den Methangehalt und/oder den Energiebedarf der Biogasanlage an vorzugsweise Strom, Wärme und/oder Kälte kontrolliert. Das BHKW ist vorzugsweise wärmegeführt, um die Temperatur im Biogasreaktor, im außenliegenden Wärmetauscher, bei der Hygienisierung und/oder in der Gastrennungseinrichtung aufrechtzuerhalten und die Energie bereitzustellen.

Die Biogastrennungseinrichtung T12 entnimmt Biogas vorzugsweise aus dem Gasspeicher T8 für rohes Biogas über das Gebläse K1. In einer Entschwefelungsstufe T12a, die einer Kältefalle zur Kondensatentfernung folgt, wird H2S entfernt. Die Entschwefelung in der Gastrennungseinrichtung T12 wird vorzugsweise zusätzlich zu einer Entschwefelung mittels Chemikalienzugabe im Biogasreaktor T4 durchgeführt, beispielsweise der beschriebenen Eisen-III Zugabe. Die Entschwefelung erfolgt in diesem Fall in zwei Stufen. In der Gastrennungseinrichtung T12 wird der Schwefelgehalt des Biogases auf 5 ppm oder weniger vermindert. Im Reaktor T4 erfolgt eine Entschwefelung auf vorzugsweise 5 bis 500 ppm. Die Entschwefelung in der Gastrennungseinrichtung kann nach einer anderen bevorzugten Ausführung auch die einzige Art der Entschwefelung sein. Auch in diesem Falle wird der Schwefelgehalt im entschwefelten Biogas auf 5 ppm oder weniger gesenkt. Vorzugsweise wird das gesamte Biogas entschwefelt und nicht nur der Teil, der nicht in der Energiestation genutzt wird. Das in der Entschwefelungsstufe entschwefelte Biogas kann in dem separaten Gasspeicher T11 für entschwefeltes Biogas zwischengespeichert werden. Das entschwefelte Biogas wird direkt nach der Entschwefelungsstufe wahlweise entweder einer nachfolgenden CH4-CO2-Trennungsstufe T12b oder dem Reingasspeicher T11 zur Zwischenspeicherung zugeführt oder es werden zwei Teilströme gebildet, einer zur Trennstufe T12b und einer zu T11. Aus T11 wird es über das Reingasgebläse K2 und die Gasleitung R10 bei geöffnetem Ventil V18 für die CH4-CO2-Trennung entnommen.

Die Gastrennungseinrichtung T12 ist vorzugsweise in sich vollständig automatisch geregelt und gesteuert, vorzugsweise durch eine EMSR- und SPS-Anlage. Die Gastrennungseinrichtung T12 besteht vorzugsweise aus bei wechselndem Druck arbeitenden PSA-Modulen, insbesondere Molekularsieben und/oder absorbierenden Flüssigkeiten, zur Anreicherung von Methan bzw. Abtrennung von Kohlendioxid. Den PSA-Modulen vorgeschaltet sind vorzugsweise jodidbeaufschlagte Aktivkohlefilter zur Adsorption von Schwefelwasserstoff und Geruchsstoffen und Molekularsiebe für halogenierte Bestandteile. An die Stelle der PSA-Module können bei konstantem und niedrigem Überdruck arbeitende Membranmodule treten, die aus dem Biogas selektiv Schwefelwasserstoff und/oder Kohlendioxid entfernen. Sie bestehen vorzugsweise aus hydrophoben, mit Flüssigkeit durchströmten Membranen, die mit dem Biogas vorzugsweise im Kreuz- oder Gegenstrom angeströmt werden. Die Gase diffundieren durch die Membran in die Flüssigkeit, wobei vorzugsweise in der ersten Trennungsstufe Schwefelwasserstoff und in der zweiten Trennungsstufe Kohlendioxid von der für diesen Zweck jeweils ausgewählten Flüssigkeit vorzugsweise selektiv absorbiert werden.

Die aus der Gastrennungseinrichtung T12 austretenden Gase Biomethan und Kohlendioxid haben eine Reinheit von vorzugsweise mindestens 95,0 Vol%. Der Methanverlust beträgt vorzugsweise weniger als 5%. Erdgasgleiches Biomethan wird vorzugsweise mit Tetrahydrothiophen (THT) in einer Konzentration von vorzugsweise über 10 mg/m³ in einer nicht dargestellten Odierstation odoriert und entweder über einen mit dem Motor Mo8 angetriebenen, vorzugsweise zwei- bis dreistufigen Kompressor K3 auf vorzugsweise 250 bar komprimiert und in Druckflaschen T14 abgefüllt und/oder über einen mit dem Motor Mo9 angetriebenen Kompressor K4 auf einen Druck über Atmosphärendruck, vorzugsweise auf einen Druck im Bereich von 100 mbar bis 100 bar, komprimiert und über eine Volumenstrommessung durch eine Rohrleitung R14 in ein Erdgasnetz eingespeist. Die Leitgröße für die Einspeisung in das Erdgasnetz und damit für die Ansteuerung der Gastrennungseinrichtung ist vorzugsweise der CH₄-Gehalt und/oder die Methanzahl und/oder der Wobbeindex des einzuspeisenden Biomethans. Der Wobbeindex liegt vorzugsweise zwischen 10 und 15 kWh/m³. Wird der vorgegebene Wert für die Leitgröße nicht erreicht, so wird das Biomethan in die Gastrennungseinrichtung T12 zurückgeführt oder vorzugsweise in den Gasspeicher T8.

Kohlendioxid wird vorzugsweise über einen für Luft nicht permeablen Niederdruckspeicher T13 als Zwischenpuffer geleitet. Aus dem Speicher T13 wird das Kohlendioxid mit einem motorangetriebenen Kompressor K6 als Flüssig-CO₂ in Druckbehälter T15, beispielsweise Druckflaschen oder Tankwagen, abgefüllt und/oder in Rohrleitungen für flüssiges CO₂ eingeleitet und/oder als Gas aus dem Gasspeicher T13 über das Gebläse K5 in Rohrleitungen zum Transport für gasförmiges CO₂ abgegeben. Das Gebläse K5 leitet vorzugsweise über ein Ventil V19 einen Teilstrom in den Zwischenraum M3,1 der vorzugsweise doppelschichtigen Membran M3, um in dem Zwischenraum M3,1 einen stabilen Überdruck von vorzugsweise 1 bis 100 mbar zu erzeugen. Überschüssiges CO₂ wird in die Umgebung abgelassen. Eine Membran M4 ist mehrwandig ausgeführt, im Ausführungsbeispiel doppelwandig, und bildet einen mit CO2 gefüllten Zwischenraum. Für die Membran M4 gilt das zu dem Membranen M2 und M3 Gesagte.

Fig. 10 zeigt eine Gastrennungseinrichtung T12 und deren Zu- und Ableitungen. Die Gastrennungseinrichtung T12 der Fig. 10 ist gegenüber der Gastrennungseinrichtung T12 der Fig. 8 um eine zweite Methan-CO2-Trennstufe T12c erweitert. Die Gastrennungseinrichtung T12 der Fig. 10 kann in sämtlichen Ausführungen der Erfindung alternativ zu der vereinfachten Ausführung der Fig. 8 verwendet werden. Das vorstehend zur Gastrennungseinrichtung T12 Gesagte gilt daher gleichermaßen auch für die Gastrennungseinrichtung T12 der Fig. 10. Insbesondere ist die Einbettung in die Gesamtanlage mit Ausnahme der nachstehend beschriebenen Besonderheiten die gleiche wie in Fig. 8.

Insgesamt weist die Gastrennungseinrichtung T12 der Fig. 10 drei hintereinander geschaltete Trennstufen T12a, T12b und T12c auf. T12a bildet die Entschwefelungsstufe und die beiden Trennstufen T12b und T12c sind Methan-CO2-Trennstufen, für die je die vorstehenden Ausführungen zu solchen Trennstufen T12a und T12b gelten. Jede der beiden Trennstufen T12b und T12c wird durch mehrere PSA-Kolonnen gebildet, die je mit Molekularsieben oder Flüssigkeit gefüllt sind, die selektiv Kohlendioxid absorbieren und Methan hindurchströmen lassen. Die jeweils mehreren PSA-Kolonnen einer der Trennstufe T12b und T12c werden batchweise betrieben, wobei durch Parallelschaltung und zeitlich gestaffelte Beschickung der mehreren Kolonnen in der jeweiligen Trennstufe eine Vergleichmäßigung im Produktstrom erzielt wird.

In den PSA-Kolonnen der ersten Methan-CO2-Trennstufe T12b werden der methanreiche Teilstrom M und ein kohlendioxidreicher Teilstrom C in an sich bekannter Weise in einem PSA Verfahren erhalten. Der methanreiche Teilstrom M wird, wie bereits beschrieben, in T14 gespeichert, oder unmittelbar in ein festverlegtes Methanrohrleitungsnetz eingespeist.

In den PSA-Kolonnen der ersten Methan-CO2-Trennstufe T12b wird der kohlendioxidreiche Teilstrom C bei der Desorption und einer anschließenden Evakuierung gebildet. Bei dem PSA-Verfahren wird Kohlendioxid bei einem Druck von 6 bis 8 bar absorbiert und bei einer anschließenden Drucksenkung desorbiert. Zum Ende der Desorption wird ein geringer Unterdruck angelegt, es wird somit evakuiert. Zu Anfang der Desorption enthält der kohlendioxidreiche Teilstrom C das meiste Methan in einer relativ hohen Konzentration von 5 bis 10 Vol%. Ferner enthält der Teilstrom C auch noch andere im Biogas enthaltene Begleitstoffe, die in den jeweiligen Vorfiltern der Kolonnen der ersten Methan-CO2- Trennstufe T12b oder in der Trennstufe T12b selbst zurückgehalten worden sind und bei der Desorption ebenfalls desorbiert werden. Die Konzentration dieser Begleitstoffe, beispielsweise flüchtige Fettsäuren, Aldehyde, Ketone, Silane, Alkohole usw., hängt eng mit der Zusammensetzung der Inputstoffe und den Ausfaulungsbedingungen im Bioreaktor T4 zusammen. Schon die Ausfaulung von beispielsweise Apfelsinenschalen, Friteusefetten, tierischen Fetten, Kosmetika usw. kann zu flüchtigen höher- und niedermolekularen, leicht bis schwer kondensierbaren Spurenstoffen im Biogas führen. Die zusätzliche oder alleinige Ausfaulung solcher Stoffe, insbesondere in Kombination mit einer hohen Raumbelastung von über 5 kg organischer Trockenmasse pro m³ Reaktorvolumen und Tag, ergibt mehr Begleitstoffe im Biogas als die Ausfaulung reiner Gülle und reiner Energiepflanzen. Mit fortschreitender Desorption nimmt der Gehalt an Methan im kohlendioxidreichen Teilstrom C und auch der Gehalt von Begleitstoffen ab, d. h. es nimmt die Reinheit des Kohlendioxids zu.

In einer die zwei Trennstufen T12b und T12c verbindenden Leitung ist eine Verzweigung 20 vorgesehen, durch die hindurch der kohlendioxidreiche Teilstrom C wahlweise der nachgeschalteten Trennstufe T12c, unmittelbar dem Kohlendioxidspeicher T13 oder in eine frühere Verfahrensstufe zurückgeführt werden kann. Die in den jeweiligen Verbindungsleitungen eingezeichneten Ventile werden entsprechend geschaltet. In der Verbindungsleitung zwischen den Trennstufen T12b und T12c ist vor der Verzweigung 20 eine Messeinrichtung angeordnet, mit der der Restgehalt an Methan im kohlendioxidreichen Teilstrom C ermittelt wird.

Zu Beginn und im anfänglichen Verlauf der Desorption ist der Restgehalt an Methan im Teilstrom C meist so groß, dass der kohlendioxidreiche Teilstrom C in eine oder mehrere der früheren Verfahrensstufen zurückgeführt wird. Dementsprechend sind die beiden Ventile in den Leitungen zur Trennstufe T12c und zum Kohlendioxidspeicher T13 geschlossen. Im Verlaufe der Desorptions- und Evakuierungsphase sinkt der Restgehalt an Methan im Teilstrom C. Wird ein vorgegebener Restgehalt unterschritten, vorzugsweise 1 Vol.% Restgehalt an Methan, so wird durch entsprechende Schaltung der Ventile der kohlendioxidreiche Teilstrom C der zweiten Methan-CO2-Trennstufe T12c zugeführt. In dieser Trennstufe T12c wird das im Teilstrom C enthaltene Kohlendioxid aufkonzentriert. Der Strom mit dem aufkonzentrierten Kohlendioxid wird anschließend aus T12c zu dem Kohlendioxidspeicher T13 geleitet. Sollte die Kohlendioxidreinheit im Teilstrom C bereits so hoch sein, dass der Teilstrom C als Kohlendioxidgas oder, nach Verflüssigung, als Flüssig-CO2 verkauft werden kann, so wird durch entsprechende Schaltung der Ventile der Teilstrom C unmittelbar zu dem Kohlendioxidspeicher T13 geleitet.

Ist der kohlendioxidreiche Teilstrom C aus der zweiten Methan-CO2-Trennstufe T12b mit Methan und/oder anderen Spurenstoffen noch hoch beladen, wie insbesondere zu Beginn der Desorption, so werden die Ventile in den Leitungen zur Trennstufe T12c und zum Kohlendioxidspeicher T13 geschlossen, und es erfolgt eine Rückführung in eine frühere Verfahrensstufe. Durch solch eine Rückführung kann zusätzlich auch der Methanverlust stark reduziert werden. Ferner können eventuelle organische Begleitstoffe durch beispielsweise anaeroben Abbau oder physikalisch chemische Reaktionen abgetrennt werden, um deren Anreicherung zu verhindern. Ob die Konzentration eines Begleitstoffes ermittelt werden kann, hängt natürlich von der Ausbildung der Messeinrichtung vor der Verzweigung 20 ab. Das Vorhandensein und die Konzentration organischer Begleitstoffe kann alternativ auch aufgrund von Erfahrungswerten abgeschätzt werden. Grundsätzlich gilt dies auch für den Restgehalt an Methan. Eine Messung einer Restkonzentration ist daher nicht unumgänglich erforderlich, sondern lediglich vorteilhaft. Die Rückführung erfolgt insbesondere bei hohen Methanrestgehalten, vorzugsweise bei Methanrestgehalten von wenigstens 1 Vol.%, da in solch einem Fall auch noch die Methangewinnung lohnt. Die Rückführung erfolgt aber auch, falls ein Begleitstoff mit solch einem hohen Gehalt im Teilstrom C enthalten ist, dass eine ausreichende Anreicherung von Kohlendioxid in der nachgeschalteten Trennstufe T12c nicht möglich oder nicht wünschenswert ist.

Wird beispielsweise lediglich ein hoher Methanrestgehalt festgestellt, so wird der Teilstrom C vorzugsweise in die erste Methan-CO2-Trennstufe T12b zurückgeführt. Wird ein vorgegebener Gehalt eines anderen organischen Begleitstoffs überschritten, so erfolgt stattdessen vorzugsweise die Rückführung in ein Organikfilter zum Herausfiltern solcher Begleitstoffe. Ist das Organikfilter vor der Entschwefelungsstufe T12a angeordnet, wie dies üblicherweise der Fall ist, so erfolgt die Rückführung durch Zumischung zu dem Gasstrom in der Leitung R8 aus dem Gasspeicher T8 für rohes Biogas. Insbesondere für den Fall, dass der Gehalt eines weiteren Begleitstoffs oder mehrerer weiterer Begleitstoffe einen vorgegebenen Wert überschreitet, erfolgt ebenso bevorzugt stattdessen oder als Teilstrom eine Rückführung in einen oder mehrere Behälter des Bioreaktors T4 oder in einen oder mehrere Festbettreaktoren T4c. Letztere sind vorzugsweise als senkrecht stehende Festbettreaktoren, insbesondere als Füllkörperkolonnen, ausgebildet. Bei Rückführung in einen Behälter des Bioreaktors T4 wird der Teilstrom C in die faulende Flüssigkeit eingeblasen. Ist ein Festbettreaktor T4c oder sind mehrere Festbettreaktoren T4c vorgesehen, so wird in solch einen Festbettreaktor T4c ausgefaulte Flüssigkeit von dem Überlauf des Bioreaktors T4 über die Leitung R6 zugeführt. Der Teilstrom C wird in einen Bodenbereich des Festbettreaktors T4c geführt. Dem aufsteigenden Teilstrom C rieselt in dem Festbettreaktor T4c oder in den Festbettreaktoren T4c die ausgefaulte Flüssigkeit von oben entgegen. Da der Festbettreaktor bzw. die mehreren Festbettreaktoren T4c bei sehr geringer Raum- und Faulschlammbelastung arbeitet bzw. arbeiten, werden die organischen Begleitstoffe im Teilstrom C stark abgebaut. Der derart gereinigte Teilstrom C wird dem Gasspeicher T8 zugeführt.

Falls infolge der Ausfaulung im Bioreaktor T4 das Auftreten von Begleitstoffen im Biogas wahrscheinlich ist, kann das rohe Biogas auch direkt, entweder vor oder nach dem Gasspeicher T8 über solch einen Festbettreaktor T4c geleitet werden. Hierfür dient eine von R9 abzweigende Leitung R9a, durch die das Biogas aus dem Biogasreaktor T4 in gleicher Weise wie der kohlendioxidreiche Teilstrom C durch den Festbettreaktor T4c geführt wird.

Für die Reinheit des Kohlendioxids ist es besonders vorteilhaft, wenn nach Durchlauf der zweiten Methan-CO2-Trennstufe T12c und vor der Zuführung zum Kohlendioxidspeicher T13 oder einer direkten Einspeisung in ein Leitungsnetz eine weitere Aufkonzentrierung vorzugsweise im flüssigen Zustand durch Destillation, Strippen und/oder Aktivkohlefilter erfolgt.

Es soll schließlich auch daran hingewiesen werden, dass die anhand der Fig. 10 beschriebene Gastrennungseinrichtung T12 und das im Zusammenhang mit Fig. 10 betriebene Trennverfahren nicht nur bei einer in einem PSA-Verfahren betriebenen Gastrennungseinrichtung mit Vorteil eingesetzt werden kann, sondern beispielsweise auch im Zusammenhang mit Membranverfahren zur Gastrennung.

Die Anordnung eines Seitenschachts unmittelbar an einem Biogasreaktor mit Befüllung des Reaktors von dem Seitenschacht aus und mit einem bevorzugten Abströmen von Flüssigkeit aus dem Reaktor in den Seitenschacht ist an sich auch ohne die Erfindung vorteilhaft. Ebenso gilt dies für die Ausbildung eines oder mehrerer Biogasspeicher als luftundurchlässige Speicher und auch für die Entschwefelung von Biogas ohne Luft- bzw. Sauerstoffzugabe. Auch die Einleitung von aus einem Biogas hergestelltem Biomethan und/oder Kohlendioxid in ein fest verlegtes Leitungsnetz kann für sich allein oder in Kombination mit offenbarten Merkmalen zum Vorteil eingesetzt werden. Diese weiteren Erfindungen kommen zwar bevorzugt in Kombination mit der beanspruchten Erfindung zum Einsatz. Sie können vorteilhaft aber auch ohne den leitungsgebundenen Transport, bei einer anderen Art der Biogaserzeugung, der Erzeugung aus anderen Ausgangsstoffen oder ohne die beschriebene Trennung eingesetzt werden. Schließlich ist auch ein Silo mit einem im Silo verlegten Leitungsnetz zur Einleitung von CO2 in eine zu silierende Schüttung alleine für eine Silerung nutzbringend einsetzbar.

Claims (21)

1. Verfahren zum Transport von Kohlendioxid, dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlendioxid durch ein festverlegtes Rohrleitungsnetz transportiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlendioxid unmittelbar von einer Anlage zur Erzeugung des Kohlendioxids bis unmittelbar zu einem Verbraucher durch das Rohrleitungsnetz transportiert wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt des Kohlendioxids in einem Gas oder einer Flüssigkeit, die durch das Rohrleitungsnetz transportiert wird, wenigstens 40 Vol%, vorzugsweise wenigstens 99 Vol%, beträgt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für den Leitungstransport Kohlendioxid verwendet wird, das aus einer oder mehreren der folgenden Quellen stammt:

• - bei der Aufbereitung von Biogasen anfallendes, kohlendioxidhaltiges Nebenprodukt,
• - bei der Aufbereitung von Deponiegasen anfallendes, kohlendioxidhaltiges Nebenprodukt,
• - Kohlendioxid bei der Aufbereitung aus der Weinherstellung,
• - Kohlendioxid von Brennereien,
• - Kohlendioxid aus einer anaeroben Fermentation,
• - Kohlendioxid aus einem kalten elektrochemischen Verbrennungsprozess,
• - Kohlendioxid aus einem heißen Verbrennungsprozess,
• - Kohlendioxid aus einem Grubengas,
• - Kohlendioxid aus einer Luftzerlegung,
• - Kohlendioxid aus einer Düngemittelproduktion,
• - Kohlendioxid aus der chemischen Industrie,
• - Kohlendioxid aus einem mineralischen Brunnen.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlendioxid in dem Rohrleitungsnetz bei einer Temperatur aus dem Bereich von 1 bis 80°C, einer relativen Feuchte aus dem Bereich von 0.01 bis 80% und einem Überdruck aus dem Bereich von 1 mbar bis 70 bar gegenüber dem atmosphären Druck transportiert wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlendioxid aus dem Rohrleitungsnetz einer oder mehreren der folgenden Verwendungen zugeführt wird:

• - zur Kälteerzeugung,
• - in Kalt-/Gefriervermahlungsprozessen zur Gutkühlung und -versprödung,
• - für Reinigungszwecke,
• - für eine Hochdruckextraktion.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlendioxid aus dem Rohrleitungsnetz für eine Kohleveredelung von vorzugsweise minderwertigen Kohlen verwendet wird.

8. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohleveredelung über eine Kohlevergasung mit Synthese- oder Wassergasreaktion und/oder Generatorgasreaktion durchgeführt wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlendioxid als Chemierohstoff verwendet wird.

10. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlendioxid zur Herstellung eines Düngemittels, eines zyklischen Carbonats, von Methanol, von Salicylsäure, eines Polycarbonats, von Ethylencarbonat und/oder Methylencarbonat verwendet wird.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das aus dem Rohrleitungsnetz entnommene Kohlendioxid in einen Ballen oder zwischen Ballen injiziert wird.

12. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Ballen komprimiert und vorzugsweise in Folie eingewickelt ist bzw. sind und Textilien, Fasern, Müll, aussortierte Müllfraktionen und/oder perforierte Leitungen enthalten.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlendioxid für den Betrieb einer Aquakultur oder Aqua-Algenkultur verwendet wird.

14. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlendioxid mit Kulturwasser in einem Bypass in Rohren, die vorzugsweise senkrecht aufgestellt sind, ausgewaschen wird.

15. Anlage zum Transport von Kohlendioxid, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung durch ein festverlegtes Rohrleitungsnetz gebildet wird.

16. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich in einigen Teilen der Anlage gasförmiges und in anderen Teilen flüssiges Kohlendioxid befindet.

17. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Messfühler eingebaut sind, auch für Mengenmessungen, dass die Messwerte registriert und weitergeleitet werden und zur Regelung und Steuerung des Transports dienen.

18. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage fest installierte Verdichter, Vorratsbehälter und Zwischenspeicher für Kohlendioxid aufweist.

19. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an Verbindungsstellen der Anlage durch eingebaute Verdampferstationen flüssiges Kohlendioxid verdampft und durch eingebaute Verdichterstationen gasförmiges Kohlendioxid verflüssigt wird.

20. Anlage nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass über Wärmetauscher freiwerdende Kälte zur Verflüssigung und/oder Wärme zur Verdampfung genutzt wird.

21. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlendioxid mit Kulturwasser einer Aqua- oder Aqua-Algenkultur im Bypass in senkrecht aufgestellten Rohren ausgewaschen wird.