Das Seaborne-Verfahren: Innovative Technologie zur Biomasseverwertung

Mit dem Seaborne-Verfahren hat das Umweltministerium des Landes Schleswig-Holstein eine besonders innovative Technologie zur hochwertigen Verwertung von biogenen Reststoffen gefördert. Die Technologie stellt quasi eine erweiterte Biogastechnologie dar, die biogene Abfälle und darüber hinaus Stoffe verarbeitet, die üblicherweise für die konventionelle Biogasgewinnung einsetzt werden. Die Seaborne-Verfahrenstechnik baut auf einem Fermentationsprozess auf und kann daher sowohl an eine bestehende Kläranlage oder Biogasanlage angekoppelt oder als eigenständige Anlage betrieben werden.

Das Verfahren leistet:

• eine Schadstoffentfrachtung,
• die Aufbereitung von Biogas bzw. Klärgas zu Methan (Erdgasqualität)
• die Gewinnung von organisch-mineralischen Düngemitteln und
• die Reinigung der anfallenden Abwässer.

Sowohl das gewonnene Methan als auch die produzierten Dünger unterliegen nicht mehr dem Abfallrecht (KrW/AbfG) soweit sie aus Abfällen - z. B. Klärschlamm - hervorgegangen sind. Sie können problemlos in den Wirtschaftskreislauf eingebracht werden. Das im Prozess anfallende Wasser kann verfahrensbedingt soweit aufgereinigt werden, dass es direkt in ein Gewässer eingeleitet werden kann. Der Schadstoffgehalt der erzeugten Düngemittel liegt deutlich unter dem üblicher Düngemittel (Klärschlamm, Gülle, industrielle Düngemittel).

Auf Grund des hohen innovativen Charakters der Verfahrenstechnik sowie des abfallwirtschaftlichen Bedarfes für eine solche Technologie hat das Land Schleswig-Holstein die Errichtung einer Pilotanlage mit rund 2 Mio. DM gefördert. Die Anlage wurde in Owschlag (Kreis Rendsburg-Eckernförde) errichtet. Anfang 2000 wurde der Probebetrieb aufgenommen und zwischenzeitlich erfolgreich abgeschlossen.

Die erste großtechnische Anlage ist als Demonstrationsanlage auf dem Klärwerksgelände der Stadt Gifhorn in Niedersachsen errichtet worden, die Inbetriebnahme soll im Dezember 2006 erfolgen. Die Verarbeitungsmenge ist dabei auf 160 Kubikmeter pro Tag dimensioniert. Die Anlage ist vom Land Niedersachsen gefördert worden.

Das Verfahren

Mit der Seaborne-Technologie wurde ein völlig neuer Verfahrensansatz zur Aufbereitung von organischen Reststoffen entwickelt. Das Prinzip besteht in der chemischen Zerlegung der Biomasse in Einzelkomponenten. So werden mit Hilfe chemisch-physikalischer Verfahrensmodule die Pflanzennährstoffe Phosphor, Stickstoff und Kalium separiert und zu handelsüblichen Düngern verarbeitet.

Die Schwermetalle werden ebenfalls separiert und ausgefällt. Die organischen Schadstoffe werden durch biologische und chemische Behandlungsschritte weitgehend abgebaut.

Das nach Abtrennung von Schwefelwasserstoff und Kohlendioxid gereinigte Methan eignet sich zur Einspeisung in das Erdgasnetz. Es kann aber auch direkt vor Ort für die Kraft-Wärme-Gewinnung eingesetzt werden. Die Vergütung der Verstromung erfolgt nach dem Erneuerbare Energien Gesetz (EEG).

Des Weiteren ist der Einsatz des vom Schwefelwasserstoff gereinigten Biogases (Methan und Kohlendioxid) in einer Brennstoffzelle, in diesem Fall der so genannten Schmelzkarbonatzelle, erfolgreich getestet worden.

Verfahrensbeschreibung Seaborne-Technologie

Die Biomasse wird im Fermenter unter Luftabschluss ausgefault. Organische Verbindungen werden durch den mikrobiellen Prozess abgebaut und zu Biogas umgewandelt. Gärsubstrat und Biogas werden im Seaborne RoHM-Modul weiter behandelt.

Dort werden in einer ersten Stufe Schwermetalle und Nährstoffe aus den Feststoffen des Gärsubstrates in die gelöste Form überführt. Der ungelöste organische Rest, dabei handelt es sich um einen Biomasserestschlamm, wird abgetrennt. Dieser Restschlamm wird aus dem Prozess ausgeschleust und muss entsorgt werden.

Im zweiten Verfahrensschritt werden im RoHM-Modul mit Hilfe des Schwefelwasserstoffs aus dem Biogas die Schwermetalle als Sulfide ausgefällt. Diese können zu einem großen Teil in der Industrie wieder verwertet werden.

Das entschwefelte Biogas wird im RGU-Modul zu Methangas gereinigt, das als Energieträger in unterschiedlicher Form genutzt werden kann (Umsetzung im Blockheizkraftwerk zu Strom und Wärme, Kraftstoff, Direkteinleitung in ein Erdgasnetz).

Das aus dem Biogas stammende und im weiteren Verfahrensprozess entfernte Kohlendioxid (CO2) wird für die Natriumcarbonatsynthese benötigt. Dieses Carbonat wird daraufhin für die Entwicklung der Phosphat- und Stickstoffdünger eingesetzt.

Übrig bleibt Wasser, das nur noch geringfügige Belastungen (CSB, N, P) aufweist und ohne Probleme in das Klärwerk abgeleitet werden kann.

Schlüsselwerte der Pilotanlage in Owschlag (Jahresmengen)

Düngervarianten und Schwermetallbelastung

Die Palette der Dünger, die hergestellt werden können, umfasst herkömmliche handelsübliche Zusammensetzungen, aber auch neuartige Formulierungen von Düngern. Einige Beispiele zeigt die folgende Tabelle. Aus den aufgeführten Grunddüngern können durch Mischung nach Bedarf andere Mehrnährstoffdünger hergestellt werden.

Düngeversuche mit der Landwirtschaftskammer Schleswig-Holstein wurden durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass die Erträge der neuen Düngervarianten mit denen der handelsüblichen Dünger in etwa übereinstimmen. Die Schwermetallgehalte der erzeugten Düngemittel liegen deutlich unter denen üblicher Düngemittel (Klärschlamm, Gülle, industrielle Düngemittel).