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BC4I-Biochar for Industry

Das Projekt zielt darauf ab, fossilen Kohlenstoff in der metallurgischen Industrie durch CO2-neutrale, hochwertige Biokohle zu ersetzen und die dezentrale Biokohleproduktion mit einer hocheffizienten Erzeugung von Ökostrom und Wärme aus den erzeugten Pyrolysegasen zu koppeln.

Ausgangssituation

Die metallurgische Industrie ist für einen erheblichen Anteil der globalen CO2-Emissionen verantwortlich, weshalb dringend geeignete Minderungsstrategien erforderlich sind. Eine Option ist die Substitution fossilen Kohlenstoffes durch Biokohle. Dazu soll ein bestehendes Biomassepyrolyse-Konzept hinsichtlich Prozesseinstellungen und -regelung angepasst werden, um Biokohle herzustellen, die den Anforderungen der metallurgischen Industrie hinsichtlich chemischer und physikalischer Eigenschaften entspricht.

Projektinhalt

Es soll ein bestehendes Biomassepyrolyse-Konzept so angepasst werden, dass die erzeugte Biokohle den Anforderungen der metallurgischen Industrie hinsichtlich chemischer und physikalischer Eigenschaften entspricht. Um wirtschaftlich wettbewerbsfähig zu sein, konzentriert sich BC4I auf (i) den Einsatz kostengünstiger Rohstoffe wie z.B. Windwurf- und Käferholz, die in Österreich in ausreichenden Mengen verfügbar sind, und (ii) die Entwicklung einer neuartigen direkten Pyrolysegasnutzung in Gasmotoren. Zusätzliche Einnahmen aus dem Strom- und Wärmeverkauf sollen wettbewerbsfähige Preise für Biokohle ermöglichen. Das neue Verfahren soll somit für Betreiber von Heizwerken und KWK-Anlagen interessant sein, die bereit sind, sich einem wirtschaftlich attraktiven Bioraffinerie-Ansatz zuzuwenden, sowie für Industriebetriebe, die die Biokohle einsetzen.
Die geplanten Arbeiten beruhen auf System- und Komponentensimulationen mit CFD-Modellen unter Verwendung neu entwickelter innovativer Modellierungswerkzeuge, experimentellen Arbeiten an Prototypen, Laborexperimenten mit der hergestellten Biokohle zur Untersuchung ihrer Eignung für die metallurgische Industrie sowie damit verbundenen techno-ökonomischen Prozessevaluierungen. Ein Industrie-Beirat soll bzgl. der Berücksichtigung aller relevanten technischen, wirtschaftlichen und strategischen Rahmenbedingungen unterstützen.

Projektverlauf

BC4I ist Teil der thematischen Modellregion NEFI, die energieintensive Industrien sowie deren Dekarbonisierung in den Mittelpunkt eines langfristigen Innovationsprozesses stellt, um die technologische Entwicklung voranzutreiben.
BC4I leistet einen Beitrag zu den NEFI-Innovationsfeldern Energieeffizienz und neue Prozesse sowie Erneuerbare Energie, Speicherung und Demand-Side Management durch die Entwicklung eines neuen Verfahrens zur Herstellung von Biokohle (zur Anwendung in der metallurgischen Industrie), Ökostrom und Wärme bei bisher unerreicht hoher Energieumwandlungseffizienz von >90% (bez. auf den Heizwert des Ausgangsmaterials) aus kostengünstiger Biomasse.

Meilensteine

  1. Durchführung von halbjährlichen Projektpartnertreffen
  2. Basis-Systemdesign abgeschlossen
  3. Installation des Prototyps abgeschlossen
  4. Testläufe abgeschlossen und Ergebnisse verfügbar
  5. Biokohle charakterisiert und Biokohle-Anwendungen validiert
  6. Anwendungsfallstudien abgeschlossen
  7. Verbreitungsaktivitäten abgeschlossen

"Zur Erreichung von nationalen und internationalen CO2-Reduktionszielen ist eine signifikante Verringerung der CO2-Emissionen der metallurgischen Industrie erforderlich. Speziell bei Prozessen, bei denen Kohlenstoff als Reduktionsmittel oder Legierungselement essentiell ist, besteht ein großes Potential für den Einsatz von Biokohle."

- ZITAT Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. Ingwald Obernberger -

Ergebnisse

Aus Massen- und Energiebilanzen abgeleitete Schnittstellendefinitionen konnten als Basis für CFD-Simulationen zur Verfügung gestellt werden, um die Grundgeometrien des Pyrolysereaktors und des Pyrolysegas-Reformers zu definieren.
Eine detaillierte Matrix relevanter Qualitätsparameter und Anforderungen an Pflanzenkohle für verschiedene Anwendungen wurde erstellt und wird im Zuge des Projektes noch weiterentwickelt.
Die CFD-gestützte Entwicklung des Pyrolysereaktors und des Pyrolysegas-Reformers ist im Laufen.

Steckbrief

Projektnummer

880766

Koordinator

BIOS BIOENERGIESYSTEME GmbH

Partner

Polytechnik Luft- und Feuerungstechnik GmbH, https://biomass.polytechnik.com

Montanuniversität Leoben, Lehrstuhl für Nichteisenmetallurgie, https://www.unileoben.ac.at/

Catator AB, https://catator.se

Schlagwörter

Biokohle, metallurgische Industrie, Pyrolysegas, Ökostrom

Projektleitung

Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. Ingwald Obernberger, obernberger@bios-bioenergy.at

Dauer

01/01/2021 - 30/06/2023

Budget

1,647,096€