Biokohle

CO2 Reduktion aus der Atmosphäre

CO2 Reduktion durch Bioenergie - ein kurzer Überblick.

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Biokohle

Der CO2 Gehalt in der Luft ist in den letzten 100 Jahren von 280 auf 385 ppm gestiegen. Da der fossile Energieverbrauch in Zukunft mangels ausreichender Energiealternativen eher zu als abnehmen wird, müssen Prozesse und Technologien entwickelt werden, um kostengünstig CO2 aus der Atmosphäre zu binden.

Der durch den höherem CO2 Gehalt in der Atmosphäre einhergehende Klimawandel bringt schwere Naturkatastrophen mit sich. Wärmere Winter verursachen eine schlechte Regeneration der Wasserreserven in den Böden, was wiederum zu enormen Problemen in der Landwirtschaft führt. Unsere landwirtschaftlichen und forstwirtschaftlichen Böden sind mittlerweile durch einseitige Übernutzung stark an Nährstoffen verarmt, was zu verminderter Produktivität und höheren Produktionskosten durch künstliche Düngung und Insektizide führt. Infolgedessen ist der Mineral- und Nährstoffgehalt unserer Lebensmittel in den letzten 100 Jahren stark gesunken. Eine Umkehr zu höherer Lebensmittelqualität durch bessere landwirtschaftliche Böden, ist daher dringend notwendig.

CO2 Reduktion durch Biokohle (Prozesserklärung):

Wie im Schaubild ersichtlich wird durch natürliche Prozesse CO2 der Atmosphäre entzogen und in Biomasse umgebaut. Bei absterbender Biomasse wird durch Verrottungsvorgänge der Kohlenstoff in Kürze wieder an die Atmosphäre abgegeben (CO2 neutraler Kreislauf). Anstatt einer Verrottung der Biomasse, wird sie durch Verkohlung in biologisch schwer abbaubare Holzkohle umgewandelt. Dadurch wird Kohlenstoff langfristig im Boden gespeichert (CO2 negativ). Aus langjährigen Versuchen weiß man, dass Biokohle im Boden (Terra Preta) das Pflanzenwachstum um 20 -35% steigern kann. Durch die Bereitstellung von wichtigen Nährstoffen durch Biokohle ist die Qualität der produzierten Nahrungsmittel wesentlich höher als vor deren Anwendung. Die während der Verkohlung von Biomasse aus Land und Forstwirtschaft entstehende Wärme kann für die Erzeugung von Hausheizungswärme und elektrischer Energie genutzt werden. Dies reduziert somit enorm den Verbrauch an fossilen Brennstoffen was wiederum den CO2 Gehalt der Atmosphäre verringert. Diese Erkenntnisse ermutigten uns, die Forschung und Entwicklung von kostengünstigen Technologien zur Biomasseverkohlung mit inkludierter Energie, Rohstoff - und Restwärmenutzung für die Landwirtschaft und Industrie voranzutreiben.

Bio Raffinerie

Auftrags- Konzeptentwicklung

Anhand einer exothermen Reaktion ist es möglich, Biomasse in Rohstoffe umzuwandeln und gleichzeitig Energie zu erzeugen.

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Bio Raffinerie

Problemstellung:

Probleme, die mit dem Verbrauch fossiler Energieträger verbunden sind, fordern einen Übergang zu erneuerbaren Ressourcen für Energie und industrielle Rohmaterialien. Biomasse ist ein natürlicher Rohstoff für industrielle Chemikalien, die bis heute aus fossilen Ressourcen gewonnen werden. Unglücklicherweise bedeutet die Heterogenität und Komplexität der Biomasse auch, dass deren volle Nutzung als Rohstoff derzeit noch nicht wirtschaftlich ist. Neue Technologien zur ökonomischen Nutzung der Biomasse sind derzeit noch im Entwicklungsstadium und können daher noch nicht mit petrochemischen Verfahren wirtschaftlich konkurrieren. Dennoch werden steigende Preise für Rohöl und Steinkohle zu einer fortschreitenden Ablöse der petrochemischen Industrie und Ersatz durch Bio Industrien führen. Die von uns entwickelte „Bio-Raffinerie“ wandelt Biomasse durch verschiedenste Prozesse in Kohle, Energie und flüssige industrielle Rohstoffe um. Diese Technologie ist autonom, in Bezug auf Wärme und Energiebedarf und verursacht keine schädlichen Belastungen für die Umwelt. Durch die großindustrielle Erzeugung von Biokohle, flüssigen Industrieprodukten, sowie Elektrizität, kann dieser Prozess in urbanen Räumen zur CO2 reduktiven Energiegewinnung herangezogen werden.

Das entwickelte Konzept beinhaltet folgende Prozesse:

  • Trocknung und Torrefaktion von Biomasse
  • Gestufte Pyrolyse mit Wiedergewinnung von Nebenprodukten, wie Terpene, Öle, etc.
  • Verwendung der im Prozess anfallenden Wärme
  • Weiterverarbeitung und Aufwertung der Sub- Produkte
  • Umwandlung der Holzkohle in landwirtschaftlich nutzbare Substrate durch Addition von Makro- Mikro- und Spurenelemente

Resultierend daraus, ermöglicht unsere Entwicklung, Biomasse umweltfreundlich in Kohle, Energie und flüssige industrielle Rohstoffe umzuwandeln.

Pellet Pyrolizer

Konzeptstudie

Die Hausheizung als multifunktionale Energiezentrale der Zukunft
Seit jeher braucht jedes Haus eine zentrale Heizanlage die während der kalten Monate die benötigte Wärme für Heizung und Warmwasser bereitstellt. Ziel dieses Konzepts ist es, in Kleinregionen, Energie durch die Pyrolyse von Biomasse zu gewinnen und gleichzeitig CO2 zu absorbieren. Damit werden die eigentlichen Heiz- und Warmwasserkosten stark reduziert und im Strombereich volle Autonomie erreicht.

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Pellet Pyrolizer

Zur Funktion:

Unsere Forschungen zeigen, dass es wesentlich effektiver ist, anstatt Biomasse zu verbrennen, zur Energiegewinnung das Pyrolyseverfahren anzuwenden und Biokohle zu erzeugen. Pyrolyse von Biomasse ist ein exothermer Prozess, der die benötigte Wärme für Hausheizungen und Warmwasseraufbereitung erzeugt. Als Produkt entsteht Biokohle, eine der effektivsten Methoden um CO2 langfristig aus der Atmosphäre zu entziehen. Volkswirtschaftlich ergibt sich ein Modell, bei dem regionale Wirtschaftsstrukturen profitieren:

  • Die Forst und Pellet Wirtschaft wird belebt, da der Hausbesitzer durch diesen Prozess 30% mehr Pellet verbraucht.
  • Durch die Umwandlung von Pellet in Biokohle fallen für den Hausbesitzer zwar höhere Einkaufskosten an, er wandelt diesen Rohstoff aber in CO2 negative Biokohle um und verkauft diese an den Pelletlieferanten zurück, was in Summe seine Hausheizungskosten reduziert.
  • Die Biokohle wird vom Lieferanten an lokale Agrarbetriebe verkauft, mit Kompost vermischt und in den Boden eingearbeitet, was zu einer CO2 Reduktion führt.
  • Das Pflanzenwachstum wird durch die Biokohle um bis zu 30% gesteigert.

Die Vorteile gegenüber herkömmlichen Verbrennungsverfahren sind: CO2 Reduktion durch Energiegewinnung, Belebung der regionalen Landwirtschaft sowie erhöhtes Pflanzenwachstum. Die Hausheizung hat sich somit in eine Multi- Energie- Zentrale verwandelt, die Wärme als Nebenprodukt der verschiedenen Prozesse, sowie Strom und Gas mit hohem Heizwert (das selbst den Fahrzeugbetrieb autonom macht), produziert.

Die interaktive Bedienungsoberfläche:

Die Temperatur- sowie Pyrolyseregelung wird mittels Touch- Screen Display bedient. Auch Gas- und Wärmetauschertemperaturen sind ablesbar. Der Kohle- sowie Pelletvorrat wird regelmäßig aktualisiert und angezeigt. Durch den Menüpunkt “ökonomische Bilanz” wird man über die Kosten-Nutzen-Situation informiert.

Projektstatus:

Wir sind auf der Suche nach potentiellen Partnern und Finanzierungsmodellen, um dieses Projekt zu realisieren.

Anfragen:

Ing. Nikolaus Foidl (MADKEM Enerneuerbare Energietechnik)

Polymer Solarkollektor

Kooperationsprojekt

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Polymer Solarkollektor

Die Entwicklung von Kunststoffkollektoren gewann innerhalb der letzten Jahre aufgrund der enormen Kostenersparnis gegenüber herkömmlichen Materialien enorm an Popularität. Ziel ist es, die Rückzahlungszeit von solarthermischen Anlagen von derzeit 10 – 25 Jahren, auf 4 - 5 Jahre zu reduzieren. Menschen mit geringen Einkommen würde somit der Umstieg auf eine energieautarke Warmwasserversorgung ermöglicht werden. Unsere Entwicklung zielt vor allem auf tropische und subtropische Länder ab. In diesen Regionen ist der ökologische Fußabdruck von Warmwasser durch elektrische Durchlauferhitzer enorm hoch und könnte aufgrund der günstigen klimatischen Verhältnisse durch Solarenergie ersetzt werden. Im Rahmen einer Zusammenarbeit mit einer kanadisch- costa-ricanischen Firma forschen wir seit 3 Jahren an einer Lösung zu diesem Problem.

Status: laufendes Projekt