Waste2Value-LevelUp! befasst sich mit der Umwandlung von Biomasserückständen und Abfällen in ein Synthesegas unter Verwendung der Zweibettwirbelschicht-Technologie (DFB). Diese ist eine nachhaltige Alternative zur Verbrennung, indem sie feste Reststoffe in ein wasserstoffreiches und stickstofffreies Synthesegas umwandelt. 

Die Planung, der Bau, die Inbetriebnahme als auch erst Versuchskampagnen wurden bereits im Rahmen des Vorgängerprojekts Waste2Value erfolgreich umgesetzt.

Einführung:

Das der DFB-Technologie zugrunde liegende Prinzip ist die Trennung von endothermer Gaserzeugung und exothermer Verbrennung. Die für die Entgasung und Gaserzeugung erforderliche Wärme wird durch die Zirkulation des Bettmaterials von der Verbrennung zum Vergasungsreaktor gewonnen. Als Bettmaterial wird aktuell das natürliche Mineral Olivin verwendet, welches im Gaserzeugungsreaktor auch als Katalysator wirkt. Als Fluisierungs- und Reaktionsmedium im Gaserzeugungsreaktor wird Dampf verwendet. Die zirkulierende Wirbelschicht im Verbrennungsreaktor kommt überdies durch die Fluidisierung mit Luft zustande. Die für die Gaserzeugung erforderliche Wärme wird durch die Verbrennung von einem Teil der entgasten Biomasse geliefert.

Die DFB-Technologie wurde von der ersten Generation mit Biomasse hoher Qualität als Input zur aktuellen zweiten Generation (advanced dual fluidized bed, aDFB) mit Rückständen und Abfällen als Inputstrom entwickelt. Das Reaktordesign wurde entsprechend angepasst, um diese anspruchsvolleren Rückstände verarbeiten zu können. Eine der wichtigsten Änderungen an der Reaktorkonstruktion war die Einführung einer Gegenstromkolonne über der blasenbildenden Wirbelschicht im Gaserzeugungsreaktor. Dieses Reaktordesign wurde bereits erfolgreich im Pilotmaßstab (100 kW) an der TU Wien getestet und in der 1-MW-Demonstrationsanlage von BEST GmbH an der Syngas Platform Vienna umgesetzt. Die weitere Vergrößerung des Designs über 1 MW hinaus ist ein zentrales Forschungsthema des Projekts Waste2Value-LevelUp!

Ziele

Das Nachfolgeprojekt Waste2Value-LevelUp! wird sich auf folgende Hauptziele konzentrieren:

1) Erweiterung des Spektrums von Reststoffen und Abfällen

• Klärschlamm inkl. P-Rückgewinnung (basierend auf Phosphatbildung in Aschefraktionen und Schwermetallabscheidung)
• Feste Siedlungsabfälle (fraktioniert und/oder Brennstoffmischungen)
• Industrielle Abfallströme (Abfälle oder vor Ort verfügbare Reststoffe)
• Brennstoffmischungen auf der Grundlage von experimentellen Fallstudien für spezifische Industriestandorte

2) Untersuchung der langfristigen Auswirkungen (> 5 Tage) von anorganischen Stoffen im System

• Katalytische Aktivierung durch Asche und Zusatzstoffe (z. B. Kalkstein) im stationären Betrieb
• Einsatz von alternativen Bettmaterialien im Demonstrationsbetrieb (z.B. Feldspat)
• Ascheanfall und detaillierte Analyse verschiedener Aschefraktionen (z.B. Zyklone, Heißproduktgasfilter, Rauchgasfilter, Bodenasche und abgeschiedenes Bettmaterial)
• Ablagerungsbildung an Wärmetauschern und Agglomerationsneigung des Bettmaterials

3) Erweiterung der Technologie auf industriell relevante Kapazitäten

• Reaktordesign inkl. Scale-up der Gegenstromkolonne
• Betriebsbedingungen unter Verwendung von Reststoffen und Abfällen
• Massen- und Energiebilanzen für verschiedene industrielle Maßstäbe
• Bewertung der Grobgasreinigung für verschiedene Maßstäbe