DE202010010846U1 - Biological residues for energy production - Google Patents

Abstract

Biologische Materialien dadurch gekennzeichnet, dass die vorzugsweise zerkleinerten Materialien in einer hocherhitzten öligen Flüssigkeit frittiert wurden, wodurch der Wasserfilm auf der Oberfläche der Materialien durch einen brennbaren Ölfilm ersetzt wurde, so dass die Materialien leicht brennbar sind und als hochwertiger Brennstoff verwendet werden können.Biological materials characterized in that the preferably shredded materials were fried in a highly heated oily liquid, whereby the water film on the surface of the materials was replaced by a combustible oil film, so that the materials are easily combustible and can be used as a high quality fuel.

Description

Biologische Substanzen sind der wichtigste solare Speicher in der Natur. Sie fallen in unterschiedlichster Form an, als menschliche und tierische Nahrungsmittel, in Form von Zucker oder als Zellulose in Form von Holz. Grundsätzlich lässt sich die gespeicherte solare Energie durch Oxidation unter Abgabe von thermischer Energie wieder in die stabilen Ausgangsprodukte CO2 und Wasser umwandeln. Dieser Prozess der Verbrennung ist in Wirklichkeit sehr komplex und besteht aus Teilprozessen, die Energie benötigen, wie die Verdampfung des physikalisch gebundenen Wassers, pyrolytische Prozesse und letztlich die Oxidationsprozesse. Für die Effizienz und die Verbrennungstemperatur ist der Trocknungsgrad der Ausgangssubstanzen, also der Anteil des physikalisch gebundenen Wassers, von entscheidender Bedeutung.biological Substances are the most important solar storage in nature. she come in a variety of forms, as human and animal Food, in the form of sugar or cellulose in the form of Wood. Basically, the stored Solar energy through oxidation with release of thermal energy convert back to the stable starting products CO2 and water. This process of burning is really very complex and consists of subprocesses that need energy, like the evaporation of the physically bound water, pyrolytic Processes and ultimately the oxidation processes. For the Efficiency and combustion temperature is the degree of dryness the starting substances, ie the proportion of the physically bound Water, of vital importance.

Die bekannten fossilen Energieträger, wie Kohle, stellen einen hoch konzentrierten solaren Langzeitenergiespeicher dar, der durch einen Jahrmillionen dauernden Umwandlungsprozess unter Druck und Temperatur und unter Abschluss von Sauerstoff das Wasser abgespalten hat. Diese Naturprodukte sind ein natürlicher Rohstoff und Energieträger. Biologische Substanzen, die, wie Holz, in überschaubaren Zeitperioden solare Energie gespeichert haben, werden sowohl als Energierohstoff genutzt, als auch als Baumaterial verwendet. Sie unterliegen in feuchter Umgebung Zersetzungsprozessen, die durch aerobe oder anaerobe natürliche mikrobiologische Prozesse dieses Produkt in die Ausgangsstoffe zerlegen. Diese Prozesse, bekannt als Kompostierung, sind eine unvollständige Karbonisierung. Weltweit sind dies die dominanten Abbau – und Zersetzungsprozesse biologischer Substanzen und damit auch die größten Energiesenken, weil eine feuchte Umgebung fast überall gegeben ist. Bei dieser Zersetzung entstehen Gase, wie Methan, Stickoxid und Kohlendioxid. Die gespeicherte solare Energie entweicht ungenutzt, weil diese Zersetzungsprozesse über Tage und Monate ablaufen und die Materialien über eine große Fläche verteilt sind. Die Temperaturerhöhung ist nur geringfügig oberhalb der Umgebungstemperatur.The known fossil fuels, such as coal, provide one Highly concentrated solar long-term energy storage through millions of years of transformation under pressure and Temperature and with the completion of oxygen, the water split off Has. These natural products are a natural resource and energy sources. Biological substances that, like wood, stored solar energy in manageable time periods have, are used both as an energy resource, as well as a building material used. They are subject to decomposition processes in moist surroundings, by aerobic or anaerobic natural microbiological Processes decompose this product into the starting materials. These processes, known as composting, are an incomplete carbonation. These are the dominant processes of degradation and decomposition worldwide biological substances and thus the largest ones Energy sinks, because a humid environment almost everywhere given is. In this decomposition gases such as methane, nitrogen oxide and carbon dioxide. The stored solar energy escapes unused, because these decomposition processes take place over days and months and the materials over a large area are distributed. The temperature increase is only slight above the ambient temperature.

Die knapper werdenden Rohstoffreserven und die Erhöhung der Konzentration der Treibhausgase nicken alternative Umwandlungsprozesse, die seit langen bekannt sind, wieder in den Blickpunkt des Interesses. Schon seit 1913 ist durch Friedrich Bergius bekannt geworden, dass in wässriger Umgebung der Prozess der Inkohlung, wie er bei der Entstehung der Kohle abgelaufen ist, durch hohen Druck und hoher Temperatur stark beschleunigt werden kann. In der Literatur hat sich für dieses Verfahren der Begriff Hydrothermale Carbonisierung (HTC) durchgesetzt.The scarce raw material reserves and the increase of Concentration of greenhouse gases nods to alternative transformation processes, which have long been known, again in the spotlight of interest. Already since 1913 it became known by Friedrich Bergius that in aqueous environment the process of coalification, as he in the emergence of coal has expired, due to high pressure and high temperature can be greatly accelerated. In the literature For this process, the term hydrothermal Carbonation (HTC) enforced.

Solche Verfahren werden in den Patentschriften DE 10200805844 A1 und DE 102007012112 /B3 beschrieben. Neben Problemen bei der Prozessführung, (hoher Druck, hohe Temperatur und Taktzeiten von mehreren Stunden bis zu einem Tag), ist ein Nachteil der karbonisierten Endprodukte, dass bereits ein Teil (ca. 40%) der gespeicherten chemischen Energie für den Prozess der Inkohlung benötigt wurde und weiterhin Energie für die Trocknung der Substanzen eingesetzt werden muss. Dadurch sinkt die Gesamtenergiebilanz dieser Veredlungsmethode.Such methods are disclosed in the patents DE 10200805844 A1 and DE 102007012112 / B3 described. In addition to problems in process control, (high pressure, high temperature and cycle times of several hours to a day), one disadvantage of carbonated end products is that already requires a portion (about 40%) of the stored chemical energy for the process of coalification has been and continues to use energy for the drying of the substances. This reduces the overall energy balance of this finishing method.

Ein weiteres Veredlungsverfahren für biologische Substanzen ist aus der Lebensmittelindustrie bekannt. Lebensmittel werden durch Frittieren haltbar gemacht, indem den Substanzen das Wasser entzogen wird. Ziel dieser Verfahren ist es, die Substanzen zu trocknen ohne das Qualität und Geschmack der Nahrungsmittel beeinträchtigt werden. Ein weiterer Einsatz des Frittierprozesses wird in der Patentschrift DE 10008667 A1 vorgeschlagen. Nach diesem Vorschlag werden biologische Reststoffe, insbesondere Klärschlamm, durch Frittieren hygienisch unbedenklich gemacht, um sie als Tiernahrung zu verwenden.Another refining process for biological substances is known from the food industry. Food is preserved by frying by removing the water from the substances. The aim of these procedures is to dry the substances without affecting the quality and taste of the food. Another use of the frying process is described in the patent DE 10008667 A1 proposed. According to this proposal, biological residues, especially sewage sludge, are made hygienically safe by frying to use as pet food.

Die hier angegebene Erfindung setzt sich zur Aufgabe, bisher energetisch ungenutzte biologische Abfallstoffe, die wegen des hohen Feuchtgrades zunächst nicht brennbar sind, durch Dehydrierung brennbar zu machen, um sie danach einer energetischen Verwertung zu zuführen. Diese veredelten Bioabfallmaterialien werden so zu einem alternativen Brennstoff für die Energiegewinnung.The here invention set itself the task, previously energetic unused biological waste due to the high moisture content initially not flammable, combustible by dehydration to make it then to an energetic recovery. These refined biowaste materials thus become an alternative fuel for energy production.

Es hat sich gezeigt, dass frittierte biologische Materialien noch die ursprünglich gespeicherte solare Energie enthalten. Durch Dehydrierung werden diese Materialien brennbar gemacht, indem das anhaftende Wasser verdampft wird und die Oberflächen mit dem Frittieröl benetzt werden. Dadurch werden diese Materialien energetisch veredelt. Diese Abfallmaterialien beliebiger Herkunft sind nach der Veredlung eine kostengünstige Alternative zu herkömmlichen Brennstoffen und sie emittieren bei der Verbrennung nur soviel CO2, wie sie während der Wachstumsphase aufgenommen haben.It has been shown that fried biological materials still the originally stored solar energy. By Dehydration, these materials are made combustible by the adhering water is evaporated and the surfaces with be wetted with the frying oil. This will make these materials energetically refined. These waste materials of any origin are a cost-effective alternative after finishing to conventional fuels and they emit in the Burn only as much CO2 as they did during the growth phase have recorded.

Für den Verbrennungsprozess dieser Materialien steht im Gegensatz zur Inkohlung noch die gesamte chemisch gebundene solare Energie zur Verfügung, zusätzlich angereichert durch die hochkonzentrierte Energie des Ölfilms. Diese veredelten Abfallstoffe sind leicht brennbar und die Verbrennungstemperatur liegt sehr hoch, da das Material weitgehend wasserfrei ist und nicht erst in der ersten Phase verdampft werden muss. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass diese Materialien sehr preiswert hergestellt werden können, da nicht nur die biologischen Materialien als billiger Abfall anfallen, sondern auch für die Frittieröle minderwertige Abfallöle eingesetzt werden können.In contrast to carbonization, the entire chemically bound solar energy is available for the combustion process of these materials, additionally enriched by the highly concentrated energy of the oil film. These refined waste materials are easily flammable and the combustion temperature is very high because the material is largely anhydrous and does not have to be evaporated in the first phase. Another advantage is that these materials can be made very cheaply, since not only the biological Materials are obtained as cheap waste, but also for the frying oils inferior waste oils can be used.

Werden diese Materialien in einem kontinuierlichen Prozess, ausgehend vom Abfallmaterial, über den Frittierprozess direkt verbrannt, dann kann nicht nur die aufgewendete Energie für die Verdampfung des Wassers als Prozesswärme genutzt, sondern auch die im erhitzten Frittiergut gespeicherte Energie als Startenergie für den Verbrennungsprozess genutzt werden.Become these materials in a continuous process, starting from the Waste material directly burned during the frying process, then not only can the energy spent on evaporation the water used as process heat, but also the stored energy in the heated fried food as starting energy for the combustion process can be used.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden. Biologische Substanzen, wie sie als kompostierbarer Abfall zur Verfügung stehen, wurden in einem Frittierprozess brennbar gemacht und energetisch veredelt. Die noch heißen frittierten biologischen Materialien werden unmittelbar nach dem Frittieren in einer Ansage mit Kraft-Wärme-Kopplung zur elektrischen Energiegewinnung eingesetzt.The Invention is intended below to an embodiment be explained. Biological substances, as they are compostable Waste became combustible in a frying process made and energetically refined. The still hot fried biological materials are immediately after frying in an announcement with cogeneration for electrical Energy used.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

• - DE 10200805844 A1 [0004] DE 10200805844 A1 [0004]
• - DE 102007012112 B3 [0004] - DE 102007012112 B3 [0004]
• - DE 10008667 A1 [0005] - DE 10008667 A1 [0005]

Claims (1)

Biologische Materialien dadurch gekennzeichnet, dass die vorzugsweise zerkleinerten Materialien in einer hocherhitzten öligen Flüssigkeit frittiert wurden, wodurch der Wasserfilm auf der Oberfläche der Materialien durch einen brennbaren Ölfilm ersetzt wurde, so dass die Materialien leicht brennbar sind und als hochwertiger Brennstoff verwendet werden können.Biological materials characterized in that the preferably shredded materials were fried in a highly heated oily liquid, whereby the water film on the surface of the materials was replaced by a combustible oil film, so that the materials are easily combustible and can be used as a high quality fuel.