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12 | 2016

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Umweltmarkt Projekte

Umweltmarkt Projekte Ressourceneffizienz Wasser- und Wärmerückgewinnung bei der Rußproduktion Durch eine Modifizierung ihres Fertigungsprozesses für Industrieruße gewinnt die KG Deutsche Gasrußwerke GmbH & Co. KG (DGW) aus Dortmund Abwärme sowie Wasser zurück und sorgt für weniger Geruchsstoffe in der Nachbarschaft. Für das erstmals in der Industrie eingesetzte Verfahren erhielt das Unternehmen einen Zuschuss aus dem Umweltinnovationsprogramm des Bundesumweltministeriums. Unterstützt wurde es dabei durch die Finanzierungsberatung der Effizienz-Agentur NRW. Das Unternehmen produziert Carbon Blacks genannte Industrieruße. Diese kommen beispielsweise in der Reifenindustrie oder bei Druckfarben zum Einsatz. Zur Herstellung werden flüssige, aromatische Kohlenwasserstoffe wie Steinkohlenteeröle in eine aus Erdgas und erhitzter Luft erzeugten Flamme eingesprüht. Das Furnace-Black-Verfahren findet in einem mit Keramik ausgekleideten Ofen statt. Das Wasser aus dem nachgeschalteten Perl- und Trocknungsprozess geht als Wrasen genannter Wasserdampf vollständig über Sammelkamine verloren. Darüber hinaus enthalten die Wrasen Spuren von Hilfsstoffen, die zeitweise zu Geruchsbelästigungen Bild: Deutsche Gasrußwerke Das Betriebsgelände der Deutschen Gasrußwerke in Dortmund. führen können. Um die Prozessabwärme zu nutzen, einen Teil des Wasser wiederzuverwenden und die Geruchsbelästigung zu minimieren, setzte die DGW eine Änderung im Produktionsverfahren um. Im Zentrum steht dabei ein Energierückgewinnungsaggregat: ein Wrasendampf-Kondensator. In der so genannten Perlerei wird der Industrieruß unter Zusatz von Wasser und des Hilfsstoffs Natriumligninsulfonat granuliert und anschließend in einer Trommel getrocknet. Die Abgase werden seit der Umstrukturierung über einen neuen Rohrleitungsweg dem Kondensator zugeführt. Die Abwärme speist das Unternehmen in das örtliche Fernwärmenetz ein. Die Energieeinsparung beläuft sich durch die Maßnahme auf rund 33 000 MWh/a. Nach Prüfung der geplanten Maßnahme erstellte das Unternehmen mit Unterstützung der Effizienz-Agentur NRW eine Projektskizze. Das Vorhaben wurde mit 334 148 € gefördert. Die Agentur wurde mit der Erstellung des Abschlussberichtes sowie der Abstimmung des Messprogramms beauftragt. www.ressourceneffizienz.de Abgasreduzierung Mikroben verarbeiten CO 2 zu Kunststoff In dem vom Bundesforschungsministerium geförderten Projekt BioElectroPlast am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) setzen Forscher Mikroorganismen ein, die aus Rauchgas, Luft sowie Strom aus erneuerbaren Quellen das Polymer Polyhydroxybuttersäure produzieren. Der so optimierte Prozess der mikrobiellen Elektrosynthese soll für die Zukunft weitere Perspektiven eröffnen, etwa zur Herstellung von Biokraftstoffen oder zur Speicherung von Strom aus regenerativen Quellen in Form chemischer Produkte. Das am Institut für Angewandte Biowissenschaften des KIT, Abteilung Angewandte Biologie unter Leitung von Professor Johannes Gescher, koordinierte Projekt BioElectroPlast zielt aufgrund der gestiegenen Nachfrage auf ein Verfahren zur Herstellung von Bioplastik, das Ressourcen schont und Kosten spart. Darüber hinaus ist es darauf ausgerichtet, CO 2 in die Wertschöpfungskette einzubauen sowie erneuerbare Energien zu nutzen. Die Wissenschaftler bauen dabei auf die mikrobielle Elektrosynthese: Vor rund sechs Jahren beschrieben For- Der Biologe Johannes Eberhard Reiner vom KIT mit den Reaktoren zur mikrobiellen Elektrosynthese. Bild: Constanze Zacharias scher in den USA erstmals, wie bestimmte Mikroorganismen auf einer Kathode wachsen, dabei CO 2 fixieren und die Kathode als alleinige Energie- und Elektronenquelle nutzen. Ein chemischer Prozess dagegen verlangt hohe Drücke und Temperaturen, das heißt einen hohen Energieeinsatz sowie teure Katalysatoren. Bisher wurden mit der mikrobiellen Elektrosynthese meist Acetate produziert. Die Forscher haben den Prozess dahingehend verändert, dass sie mehr Energie zur Verfügung stellen, so dass komplexere Moleküle – zum Beispiel Polymere – produziert werden können. Dazu mischen sie das CO 2 mit Luft, damit die Mikroorganismen den Sauerstoff als Elektronenakzeptor nutzen können. Die Beteiligten setzen einen neu isolierten, sich ständig selbst regenerierenden Organismus als Biokatalysator ein und greifen auf Rauchgas als CO 2 -Quelle zurück. Damit erreichen sie nicht nur eine Reduktion des Gases, sondern schonen auch andere Quellen für organischen Kohlenstoff, wie landwirtschaftliche Produkte, die üblicherweise als biotechnologische Substrate dienen. Die für den Prozess erforderliche elektrische Energie wird aus regenerativen Quellen bezogen. www.kit.edu 26 UmweltMagazin Dezember 2016

Projekte Umweltmarkt Kreislaufwirtschaft Neue Methoden zur Bauschutt-Verwertung Jährlich setzt die deutsche Baubranche rund 600 Mio. t an mineralischen Rohstoffen ein. Der bundesweite Gesamtbestand an Bauwerken ist mit rund 100 Mrd. t inzwischen ein bedeutendes Rohstofflager, dessen Bestandteile nach Nutzungsende über ein gezieltes Recycling wieder dem Stoffkreislauf zugeführt werden könnten. Das Fraunhofer interne Forschungsprojekt BauCycle hat sich als Ziel gesetzt, für die derzeit noch nicht wieder nutzbaren Feinfraktionen mineralischer Bauabfälle, die kleiner als zwei Millimeter sind, neue und wirtschaftlich attraktive Verwertungsoptionen zu entwickeln. Es unterstützt die Fraunhofer-Strategien „Produzieren in Kreisläufen“ sowie „Energieund Ressourceneffizienz“ mit dem Ziel, aus einer heutigen Problemfraktion in Zukunft einen echten Wertstoff zu generieren. Die Fraunhofer-Institute für Bauphysik, für Materialfluss und Logistik, für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung sowie für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik handeln gemeinsam, um eine ganzheitliche technologische als auch logistische Lösung für die Kreislaufwirtschaft im Bauwesen zu entwickeln. Dazu arbeitet ein Forscherteam an einem optopneumatischen Sortierverfahren für Fein- Der BauCycle-Prozess. fraktionen, das neben Farb- und Helligkeitserkennung auch chemische Unterschiede in den Partikeln detektieren kann. Somit können bauschuttrelevante Attribute zum Beispiel sulfatisch oder silikatisch erfasst und nach diesen Kriterien sortiert werden. Für die anschließend vorliegenden Fraktionen werden verschiedene Ansätze zur Herstellung von Bauteilen erarbeitet, um die möglichen Recyclingwege und Verwertungspotenziale darzustellen und die Realisierbarkeit nachzuweisen. Da sich die aus den BauCycle-Prozessen entstehenden Bild: Fraunhofer IBP Produkt-Wertschöpfungsketten von den bisher im Bausektor vorhandenen Modellen deutlich unterscheiden, wird begleitend eine dynamische Marktplattform entwickelt. Im Sinne einer Rohstoffbörse, die das Angebot von Recyclingunternehmen und den Bedarf von Material verarbeitenden Unternehmen erfasst, unterstützt sie die Einführung der Produkte. Das Projekt kombiniert somit die drei Geschäftsfelder Produktentwicklung, Sortiertechnologie und Vermarktung. www.umsicht.fraunhofer.de Wasseraufbereitung Filterung mit natürlichem Granulat Bei der Grundausstattung der ersten drei Filterkammern der Kläranlage Würselen- Euchen in den 1980er Jahren wurde silikatisches Filtergranulat – Naturbims – zur Abwasserfiltration eingesetzt. Dies vor dem Hintergrund, dass sich die Bimskörneroberflächen mit Bakterien besiedeln und so in der Filteranlage eine weitergehende Reinigung ermöglichen. Andere Kläranlagen setzen Stein- oder Anthrazitkohle als Filtermaterial ein. In Zukunft müssen die Nutzer dieser Materialien jedoch auf Importe zurückgreifen. Dadurch steigen nicht nur die Preise, auch die Materialqualität soll dadurch größeren Schwankungen unterliegen. Aufgrund der Erfahrungen mit dem Bimsgranulat, planten die Klärwerksbetreiber die Filtrationskammern 4 bis 6 ebenfalls auf diese Weise neu zu befüllen. Sie entschieden sich für Bisofilt Hydro der Bisotherm GmbH, Mülheim-Kärlich. Die Oberfläche des Granulats ist porös, da- durch sollen katalytische und biologische Reinigungsvorgänge unterstützt werden. Das Filtermaterial erfüllt die Qualitätsanforderungen der DIN 2000, der DIN 19643 sowie der DVGW-Arbeitsblätter W210, W212, W213 und W223–2. Den Betreibern war bei ihrer Wahl wichtig, dass das Material geeignet ist, Bakterien zu binden, und dass es sich um ein natürliches Produkt mit geringem Primärenergieaufwand für Gewinnung, Aufbereitung und Transport handelt. Rund ein Jahr wurde die neu befüllte Filterkammer 1 beobachtet und in engen Zeitabständen kontrolliert, analysiert, ausgewertet und die Ergebnisse dokumentiert. Die Körner mit einer Größe von 2,5 bis 3,5 mm haben in dem gesamten Testzeitraum bei geringer Abnutzung positive Ergebnisse geliefert. Die nach der Probezeit vorgelegten Auswertungen überzeugten auch die Bezirksregierung. So konnten die Kammer 4 im Anlieferung des neuen Filtergranulats. Juli, die Kammer 5 im September und die Kammer 6 Ende Oktober dieses Jahres ebenfalls mit dem neuen Filtermedium befüllt werden. Die Nutzungsdauer einer Füllung wird auf 20 bis 25 Jahre geschätzt. www.bisotherm.de Bild: Bisotherm UmweltMagazin Dezember 2016 27

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