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Unité de recherche
OFEN
Numéro de projet
SI/501670
Titre du projet
HTC Innovationscampus Rheinmühle - Pilotanlage zur Hydrothermalen Karbonisierung

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CatégorieTexte
Description succincte
(Allemand)

Ziel des Projekts ist die Optimierung einer Anlage zur Herstellung brikettierter Biokohle aus dem Prozess der Hydrothermalen Karbonisierung (HTC) und die Verwertung des entstehenden Prozesswassers. Jährlich sollen sowohl ca. 1000 m3 Gülle eines Viehbetriebs als auch ca. 100 t Klärschlamm der ARA Chur separat aufbereitet werden. Die HTC-Biokohle wird als lagerbarer Einsatz-Brennstoff für Vergasungs- und Verbrennungssysteme gewonnen. Das abseparierte Prozesswasser soll als Co-Substrat in der Biogasanlage Halbmil eingesetzt werden. Mit der Pilotanlage soll ein strom- und wärmeerzeugender Verarbeitungs-pfad für Gülle und Klärschlamm in der Schweiz aufgezeigt und zu einer industriellen Weiterentwicklung ausgebaut werden. Die Optimierung der einzelnen Prozessschritte wird wissenschaftlich begleitet und dokumentiert.

Publications / Résultats
(Allemand)
Vor gut 100 Jahren hat der deutsche Chemiker Friedrich Bergius beschrieben, wie sich pflanzliche Stoffe unter Einwirkung von Druck und Wärme binnen Stunden in Kohle verwandeln. Die ‹hydrothermale Karbonisierung› (HTC), so die wissenschaftliche Bezeichnung des Verfahrens, erlebt heute eine Renaissance: Eine Pilotanlage in Chur hat das Potenzial von HTC zur Rückgewinnung von Pflanzennährstoffen aus organischen Abfällen untersucht, ebenso die energetische Verwertung von HTC-Kohle.
Documents annexés
Publications / Résultats
(Français)
Il y a plus de 100 ans, le chimiste allemand Friedrich Bergius décrivait comment les substances végétales se transforment en charbon en quelques heures sous l’influence de la pression et de la chaleur. La « carbonisation hydrothermale » (HTC), comme on appelle scientifiquement ce processus, connaît aujourd’hui une renaissance: une installation pilote à Coire a examiné le potentiel de HTC pour la récupération des nutriments végétaux à partir des déchets organiques ainsi que la valorisation énergétique du charbon HTC.
Documents annexés
Rapport final
(Allemand)
Ziel am HTC-Innovationscampus Rheinmühle Chur ist es, ein Verfahren zu entwickeln, das organische Reststoffe auf umweltfreundliche, klimaschonende und hygienische Weise umwandelt. Dabei soll sowohl eine energetische Nutzung als auch eine Rückführung von Pflanzennährstoffen für die Landwirtschaft ermöglicht werden. Kernstück des Vorhabens ist eine kontinuierlich arbeitende Anlage zur hydrothermalen Karbonisierung (HTC) am HTC Innovationscampus Rheinmühle. Projektablauf und Technik: Die Weiterentwicklung des Grenol-Reaktors führte zur Planung und Ausführung eines neuen Röhrenreaktors. Hierbei wurde das Reaktor- und Heizsystem (Wärmerückgewinnung, Nachheizer) neu konzipiert und ein Reaktor 2.0 ohne Gasdom entwickelt. Die Reduktion der Rohrdurchmesser und Verwendung von Standardgrössen ermöglicht einen effizienten und kostengünstigen Unterhalt des Reaktors. Während den Versuchskampagnen wurden Gülle, Gärresten und Klärschlamm als Ausgangsmaterial untersucht. Die unterschiedlichen Substrate hatten einen grossen Einfluss auf den Reaktorbetrieb und die Art der Kohle-Wasser-Trennung. Ammoniak-Ausgasungen bei der Güll verhinderten beim Grenol-Reaktor eine Fortführung der Versuche mit Gülle. Beim neuen Reaktor konnte durch die durchgehende Rohrführung in einheitlichem Durchmesser dieses Problem behoben werden. Klärschlamm verfügte über gute Eigenschaften als Ausgangsmaterial und die Karbonisate konnten mittels Bucher-Presse auf einen Trockensubstanzgehalt von 55% - 70% entwässert werden. Für die faserhaltige Gülle konnte mit der selbst entwickelten Kohlen-Wasser Trennung mittels Presskolbenzylinder gute erste Ergebnisse erzielt werden, welche weiterverfolgt werden müssen. Gesamthaft ist es gelungen, die Anlage soweit zu entwickeln, dass für das Jahr 2021 eine 3-er Serie geplant werden kann. Diese Serie Null bietet dann die Grundlage für eine erste grössere Serie. Nährstoffrückgewinnung: Die Rückgewinnung von Pflanzennährstoffen ist ein wichtiger Aspekt der zukünftigen Strategie der Ressourcenschonung und wird gemäss VVEA für bestimmte Abfallstoffe ab 2026 Pflicht. Ab dann gilt für Klärschlamm, Tier- und Knochenmehl eine Rückgewinnungsquote für Phosphor von mindestens 50%. In den durchgeführten Versuchskampagnen konnte verdeutlicht werden, dass der HTC-Prozess, ohne Säurezugabe, eine Rücklösung des im Klärschlamm gebundenen Phosphors nicht begünstigt. Mittels Ansäuerung des HTC Slurry auf pH 4 konnten nach der Karbonisierung über 25% des Phosphors in Lösung gebracht und somit vom Feststoff (Kohle) getrennt werden. Laborversuche zur Karbonisierungszeit haben zudem gezeigt, dass die Verweilzeit einen positiven Einfluss auf die Phosphorlaugung hat. Während die Rücklösung bei pH 4 nach einer Karbonisierungszeit von 60 min noch bei 1.6% lag, konnte bei einer Verdoppelung der Karbonisierungszeit auf 120 min bereits 25% des Phosphors zurückgewonnen werden. Die Löslichkeit von Stickstoff zeigte keine Abhängigkeit vom pH. Bei den Versuchen auf der Pilotanlage liessen sich über 70% des Stickstoffes, unabhängig vom pH, in die flüssige Phase (Prozesswasser) übertragen. Dies reduziert den Stickstoffanteil in der Kohle und somit die Emissionen von Stickoxiden Karbonisierung bei der Verbrennung. Die Schwermetallfrachten verblieben mehrheitlich in der Kohle. Schwermetallkonzentrationen im Prozesswasser waren zum grössten Teil unter der Nachweisgrenze, oder nur in sehr geringen Mengen messbar (mit Ausnahme von FS-01). Energetische Verwendung des Karbonisats: Hydrothermal karbonisierte Gülle-Gärreste, Rohschlamm, sowie Faulschlamm aus einer Abwasserreinigungsanlage konnten auf ihre brennstofftechnischen Eigenschaften untersucht werden. Alle getesteten Karbonisate weisen im Vergleich zu Holz einen hohen Anteil an Stickstoff und Schwefel auf. Zudem ist der Anteil an Nebenelementen grösser, was zu einer Senkung der Ascheschmelztemperatur und somit zu Verschlackungen bei der Verbrennung führen kann. Es wurden Vergasungs- und Pyrolyseversuche mit für diesen Brennstoff nicht optimierten Verbrennungseinrichtungen durchgeführt. Dabei wurden die NOX-, SO2- und Staubemissionen bezüglich der LRV Grenzwerte deutlich überschritten. Die energetische Nutzung ist zwar möglich, aber nur mit einer angepassten und für HTC-Kohle optimierten Verbrennungseinrichtung und einer entsprechenden Rauchgasreinigung zu empfehlen. Beispielsweise stellt die Vergasung in kleineren Festbettvergasern mit anschliessender Verbrennung des Gases in einem FLOX Brenner eine interessante Alternative dar, die in einem parallellaufenden Forschungsprojekt mit dem BFE untersucht wird. Die gute mechanische Entwässerbarkeit hydrothermal karbonisierter Substrate bis zu einem Trockensubstanzgehalt von 70% ist zudem ein entscheidender Vorteil, um Energie für die Trocknung bei der Klärschlammverwertung einsparen zu können. Bewertung der Prozessleistung Die hydrothermale Karbonisierung wird oft als vielversprechende Technologie für die Vorbehandlung von nassen Biomassen bezeichnet. Für eine technische Anwendung der HTC-Technologie muss ein effizientes Verfahren entwickelt werden. Mit diesem Ziel wurde das HTC-Verfahren in der Pilotanlage am Innovationscampus Rheinmühle entwickelt und optimiert. Eine Analyse der Massen- und Energieflüsse in der HTC-Pilotanlage wurde durchgeführt und ermöglicht die Bewertung der Prozessleistung. Bei der Karbonisierung von Rohschlamm wurde eine Massenausbeute von 79.4% und eine Energieausbeute von 78.5% in der HTC-Kohle gefunden. Zusätzlich konnte karbonisierter Rohschlamm durch mechanische Entwässerung einen Trockenrückstandsgehalt von nahezu 70% erreichen. Der elektrische und thermische Energiebedarf des Prozesses wurde aufgezeigt. Bei Betrachtung des gesamten Systems wurde ein spezifischer Strombedarf von 36 kWhel pro Tonne Ausgangsmaterial (ohne Prozesswassereindampfung) und 47 kWhel/t (mit Eindampfung) festgestellt. Der spezifische Wärmebedarf (Nutzenergie) betrug 98 kWhth/t (ohne Eindampfung) bzw. 280 kWhth/t (mit Eindampfung). Aus Endenergieperspektive und nur bei der Bewertung des HTC-Reaktorteils wurde ein spezifischer Stromverbrauch von 25 kWhel/t ausgewiesen. In Bezug auf den Wärmeverbrauch wurden 164 kWh/t (Erdgas) bei der HTC-Pilotanlage benötigt. Mit einem optimierten Heizsystem könnten 102 kWh/t (Erdgas) erwartet werden. Eine Analyse von drei Varianten für die Rohschlammaufbereitung erlaubt es, einen Einblick in die energetischen Auswirkungen von verschiedenen Verfahren zu gewinnen. Eine potentielle Reduzierung des Stromverbrauchs um 23% und des Wärmeverbrauchs um 61% durch den Einsatz von HTC im Vergleich zur konventionellen Klärschlammbehandlung wurde ermittelt. Anaerober Abbau des Prozesswassers: Die Verwertung des HTC-Prozesswassers ist ein integraler Bestandteil des HTC-Verfahrens. Mit dem Ziel, die im Prozesswasser enthaltene Energie bestmöglich zurück zu gewinnen, ist für die Behandlung ein anaerobes biologisches Verfahren anzustreben (Biogasproduktion). Das würde die Umweltverträglichkeit des gesamten HTC-Verfahrens steigern. Die Machbarkeit des anaeroben Prozesswasserabbaus konnte in der vorliegenden Arbeit gezeigt werden, die Wirksamkeit war hingegen noch sehr klein. Es zeichnet sich ab, dass nicht nur Komponenten wie Phenole und N-, O- resp. S-Heterocyclen den anaeroben Abbau erschweren, sondern auch hohe Konzentrationen an langkettigen Fettsäuren und an Aminosäuren-Kondensationsprodukten (Melanoidine) zur Hemmung beitragen. Der Einsatz einer an diese Bedingungen angepassten Biozönose wird entscheidend sein. Die Anwendung eines Anaerobverfahrens bedingt, dass der damit erreichbare Abbau (z.B. bezüglich TOC) in einer mit anderen Verfahren vergleichbaren Grössenordnung liegt. Ein vertieftes Verständnis der biologischen Prozesse inklusive deren Hemmungen ist Voraussetzung zur verfahrenstechnischen Auslegung und Optimierung einer biologischen Prozesswasserbehandlung. Weiter ist die Abbaubarkeit des Prozesswassers bereits bei der Wahl der Karbonisierungsbedingungen (HTC Reaktor) mit zu berücksichtigen, mit dem Ziel, möglichst kleine Mengen schwer abbaubarer Substanzen zu bilden. Für den Gesamtprozess ist also ein Gleichgewicht zwischen maximaler Ausbeute von hydrothermaler Kohle bei minimaler Bildung von anaerob schwer verwertbaren Substanzen anzustreben.
Documents annexés
Rapport final
(Anglais)
The objective at the innovation campus «HTC-Innovationscampus Rheinmühle Chur» is to develop a process that converts organic residues in an environmentally friendly, climate-friendly and hygienic way. The aim is to enable both energy use and the recycling of plant nutrients for agriculture. The core of the project is a continuously operating hydrothermal carbonisation (HTC) plant at the innovation campus in Chur. Project procedure and technical aspects: The further development of the Grenol reactor led to the planning and construction of a new tubular reactor. The reactor and heating system (heat recovery, reheater) was redesigned and a reactor 2.0 without gas dome was developed. The reduction of the pipe diameters and the use of standard sizes enables efficient and cost-effective maintenance of the reactor. During the experimental campaigns, liquid manure, digestates and sewage sludges were investigated as feedstock. The different substrates had a major influence on reactor operation and the type of solidliquid separation. Ammonia outgassing in the slurry prevented the continuation of the trials with slurry in the Grenol reactor. With the new reactor, this problem was solved by the continuous pipework of uniform diameter. Sewage sludge had good properties as feedstock and the carbonisates could be dewatered to a dry matter content of 55% - 70% by means of a Bucher press. For fibrous materials such as manure, good initial results were achieved with the self-developed solidliquid separation by means of a press piston cylinder, which must be further developped. Overall, the plant has been developed to such an extent that a series of 3 can be planned for 2021. This zero series will then provide the basis for a first larger series. Nutrient recovery: The recovery of plant nutrients is an important aspect of the future strategy of resource conservation and will become mandatory for certain waste materials from 2026 according to the VVEA. From then on, a recovery rate for phosphorus of at least 50% will apply to sewage sludge, animal meal and bone meal. The experimental campaigns carried out showed that the HTC process, without the addition of acid, does not favour the redissolution of the phosphorus bound in the sewage sludge. By acidifying the HTC slurry to pH 4, more than 25% of the phosphorus could be dissolved after carbonisation and thus separated from the solid (HTC-coal).
Laboratory tests on the carbonisation time have also shown that the retention time has a positive influence on phosphorus leaching. While the re-solution at pH 4 was still 1.6% after a carbonisation time of 60 min, 25% of the phosphorus could already be recovered when the carbonisation time was doubled to 120 min. The solubility of nitrogen showed no dependence on pH. In the tests on the pilot plant, more than 70% of the nitrogen could be transferred to the liquid phase (process water), independent of the pH. This reduces the nitrogen content in the coal and thus the emissions of nitrogen oxides during combustion. The majority of the heavy metal loads remained in the coal. Heavy metal concentrations in the process water were for the most part below the detection limit, or only measurable in very small amounts (with the exception of FS-01). Energetic use of the HTC-coal:  Hydrothermally carbonised manure digestate, raw sludge and digested sludge from a wastewater treatment plant were tested for their fuel properties. Compared to wood, all tested coals have a high content of nitrogen and sulphur. In addition, the proportion of by-elements is higher, which can lead to a lowering of the ash melting temperature and thus to slagging during combustion. Gasification and pyrolysis tests were carried out with combustion equipment that was not optimised for these fuels. The NOX, SO2 and dust emissions clearly exceeded the LRV limits. Although energy utilisation is possible, it can only be recommended with an adapted combustion system optimised for HTC coal and appropriate flue gas cleaning. For example, gasification in smaller fixed-bed gasifiers with subsequent combustion of the gas in a FLOX burner is an interesting alternative that is being investigated in a parallel research project with the SFOE. The good mechanical dewaterability of hydrothermally carbonised substrates up to a dry matter content of 70% is also a decisive advantage to save energy required for the drying of the sewage sludge. Evaluation of the process performance: Hydrothermal carbonisation is often referred to as a promising technology for the pretreatment of wet biomasses. For a technical application of this technology, an efficient process must be developed. With this objective, the HTC process was developed and optimised in the pilot plant at the HTC Innovation Campus Rheinmühle. An analysis of the mass and energy flows in the HTC pilot plant was carried out and enables the evaluation of the process performance. During the hydrothermal carbonisation of raw sludge, a mass yield of 79.4% and an energy yield of 78.5% were found in the HTC coal. In addition, a dry matter content of nearly 70% of the carbonised raw sludge could be achieved by mechanical dewatering. The electrical and thermal energy demand of the process was investigated. When considering the whole system, a specific electricity demand of 36 kWhel per tonne of feedstock (without process water evaporation) and 47 kWhel/t (with evaporation) was found. The specific heat demand (useful energy) was 98 kWhth/t (without evaporation) and 280 kWhth/t (with evaporation). From a final energy perspective and only in the assessment of the HTC reactor part, a specific electricity consumption of 25 kWhel/t was found. In terms of heat consumption, 164 kWh/t (natural gas) was required at the HTC pilot plant. With an optimised heating system, a heat consumption of 102 kWh/t (natural gas) could be expected. An analysis of three scenarios for the treatment of raw sludge allows to gain insight into the energetic impact of different treatment processes. A potential reduction of 23% in electricity consumption and 61% in heat consumption by using HTC compared to conventional sewage sludge treatment was determined. Anaerobic digestion of the process water: The recycling of the HTC process water is an integral part of the HTC process. With the aim of recovering the energy contained in the process water in the best possible way, an anaerobic biological process should be sought for its treatment (biogas production). This would increase the environmental compatibility of the entire HTC process. The feasibility of anaerobic process water degradation could be demonstrated in the present work, but its effectiveness was still very small. It is becoming apparent that not only components such as phenols and N-, O- or S-heterocycles impede anaerobic degradation, but also high concentrations of long-chain fatty acids and amino acid condensation products (melanoidins) contribute to inhibition. The use of a biocoenosis adapted to these conditions will be crucial. The use of an anaerobic process requires that the achievable degradation (e.g. in terms of TOC) is of a magnitude comparable to other processes. An in-depth understanding of the biological processes, including their inhibitions, is a prerequisite for the process-engineering design and optimisation of a biological process water treatment. Furthermore, the degradability of the process water must already be taken into account when selecting the carbonisation conditions (HTC reactor), with the aim of forming the smallest possible quantities of substances that are difficult to degrade. For the overall process, a balance between maximum yield of HTC coal and minimum formation of substances that are difficult to use anaerobically should therefore be aimed for.
Documents annexés
Rapport final
(Français)
L'objectif au campus de l’innovation «HTC-Innovationscampus Rheinmühle Chur» est de développer un procédé pour convertir les résidus organiques de manière écologique, respectueuse du climat et hygiénique. Ce procédé devrait permettre à la fois une valorisation énergétique des résidus organiques ainsi que le recyclage des nutriments végétaux à des fins agricoles. Le coeur du projet est une installation de carbonisation hydrothermale (HTC) fonctionnant en continu sur le campus de l'innovation à Coire. Déroulement du projet et aspects techniques: La poursuite du développement du réacteur Grenol a conduit à la planification et à la construction d'un nouveau réacteur tubulaire. Le réacteur et le système de chauffage (récupération de chaleur, réchauffeur) ont été repensés et un réacteur 2.0 sans dôme de gaz a été développé. La réduction des diamètres des tuyaux et l'utilisation de tailles standards permettent une maintenance efficace et rentable du réacteur. Au cours des différentes campagnes d'essai, du lisier, du digestat et des boues d'épuration ont été étudiés comme matière première pour le procédé HTC. Les différents substrats ont eu une influence majeure sur le fonctionnement du réacteur et le type de séparation solide-liquide. Le dégazage de l'ammoniac du lisier a empêché la poursuite des expériences avec du lisier dans le réacteur Grenol. Dans le nouveau réacteur, ce problème a été résolu grâce une tuyauterie continue de diamètre uniforme. Les boues d'épuration ont eu de bonnes propriétés comme matière première et les carbonisats ont pu être déshydratés à une teneur en matière sèche de 55 à 70 % au moyen d'une presse Bucher. Pour les substrats fibreux (tel que le lisier), de bons premiers résultats ont pu être obtenus grâce à la séparation solide-liquide développée à l’interne au moyen de cylindres à piston de presse et dont le développement doit être poursuivi. Dans l'ensemble, il a été possible de développer l’installation au point où une série de 3 peut être prévue pour 2021. Cette série zéro servira ensuite de base pour une première série à plus grande échelle. Récupération des nutriments: La récupération des nutriments des plantes est un aspect important de la future stratégie de conservation des ressources et, selon l’OLED, elle deviendra obligatoire pour certains déchets à partir de 2026. À partir de ce moment, un quota de récupération du phosphore d'au moins 50 % s'appliquera aux boues d'épuration, aux farines animales et aux farines d'os. Les campagnes de tests réalisées ont permis de démontrer que le procédé HTC, sans ajout d'acide, ne favorise pas la redissolution du phosphore présent dans les boues d'épuration. En acidifiant le «HTCslurry» à pH 4, plus de 25 % du phosphore a pu être dissous après la carbonisation et ainsi séparé de la fraction solide ((bio)charbon). Les tests de laboratoire sur le temps de carbonisation ont également montré que le temps de séjour a une influence positive sur la lixiviation du phosphore. Alors que la récupération à pH 4 était encore de 1.6 % après un temps de carbonisation de 60 minutes, 25 % du phosphore pouvait déjà être récupéré lorsque le temps de carbonisation a été doublé à 120 minutes. La solubilité de l'azote n'a pas montré de dépendance au pH. Lors des essais réalisés dans l'installation pilote, plus de 70 % de l'azote a pu être transféré à la fraction liquide (eau de procédé), quel que soit le pH. Cela permet de réduire la teneur en azote du charbon et donc les émissions d'oxydes d'azote lors de sa combustion. La majeur partie des métaux lourds sont restés dans le charbon. Les concentrations de métaux lourds dans les eaux de procédés étaient pour la plupart inférieures à la limite de détection, ou mesurables seulement en très petites quantités (à l'exception de FS-01). Utilisation énergétique du (bio)charbon: Le charbon produit à partir de digestat de lisier, de boues brutes et de boues digérées ont été testés pour leurs propriétés en tant que combustibles solides. Par rapport au bois, tous les charbons testés présentent une teneur élevée en azote et en soufre. En outre, la proportion d'éléments secondaires est plus élevée, ce qui peut entraîner une baisse de la température de fusion des cendres et donc une scorification lors de la combustion. Des essais de gazéification et de pyrolyse ont été effectués avec des équipements de combustion non optimisés pour ces combustibles. Lors de ces tests, les émissions de NOX, de SO2 et de poussières ont clairement dépassé les limites LRV. Une utilisation énergétique est possible, mais uniquement recommandée avec un dispositif de combustion adapté et optimisé pour le charbon HTC et un nettoyage approprié des gaz de combustion. Par exemple, la gazéification dans des gazéificateurs à lit fixe plus petits avec combustion ultérieure du gaz dans un brûleur FLOX est une alternative intéressante qui est étudiée dans un projet de recherche parallèle avec l'OFEN. La bonne déshydratation mécanique des substrats carbonisés jusqu'à une teneur en matière sèche de 70% est également un avantage majeur pour permettre une économie de l'énergie nécéssaire au séchage des boues d'épuration. Évaluation de la performance du procédé: La carbonisation hydrothermale est souvent considérée comme une technologie prometteuse pour le prétraitement de la biomasse humide. Pour une application technique de cette technologie, un procédé efficace doit être développé. C'est dans ce but que le procédé HTC a été développé et optimisé dans l'installation pilote du campus de l’innovation Rheinmühle. Une analyse des flux de masse et d'énergie de l'installation pilote a été réalisée et permet d'évaluer la performance du procédé. Lors de la carbonisation hydrothermale de boues brutes, un rendement massique de 79.4 % et un rendement énergétique de 78.5 % ont été trouvés dans le charbon. En outre, les boues brutes carbonisées ont pu atteindre une teneur en résidus solides de près de 70 % via une déshydratation mécanique. Les besoins en énergie électrique et thermique du procédés ont été étudiés. En considérant l'ensemble du système, une demande spécifique d'électricité de 36 kWhel par tonne de matière première (sans évaporation de l'eau de procédé) et de 47 kWhel/t (avec évaporation) a été déterminée. La demande spécifique de chaleur (énergie utile) était de 98 kWhth/t (sans évaporation) et de 280 kWhth/t (avec évaporation). D'un point de vue de l’énergie finale et uniquement dans l'évaluation de la partie du réacteur HTC, une consommation électrique spécifique de 25 kWhel/t a été déterminée. En termes de consommation de chaleur, 164 kWh/t (gaz naturel) étaient nécessaires à l'installation HTC pilote. Avec un système de chauffage optimisé, une consommation de 102 kWh/t (gaz naturel) peut être attendue. L'analyse de trois variantes de traitement des boues brutes permet de comprendre l'impact énergétique des différents procédés. Une réduction potentielle de 23 % de la consommation d'électricité et de 61 % de la consommation de chaleur en utilisant la carbonisation hydrothermale par rapport au traitement conventionnel des boues d'épuration a été déterminée. Digestion anaérobie de l'eau de procédé: Le recyclage de l'eau du procédé HTC fait partie intégrante du procédé HTC. Dans le but de récupérer au mieux l'énergie contenue dans l'eau de procédé, un procédé biologique anaérobie est ciblé (production de biogaz). Cela permettrait d'accroître la compatibilité environnementale de l'ensemble du procédé HTC. La faisabilité de la dégradation de l'eau de procédé par des processus anaérobies a pu être démontrée dans ce projet, mais son efficacité reste encore très faible. Il devient évident que non seulement des composants tels que les phénols et les hétérocycles N, O ou S entravent la dégradation anaérobie, mais aussi que des concentrations élevées d'acides gras à longue chaîne et de produits de condensation d'acides aminés (mélanoïdines) contribuent à une inhibition. L'utilisation d'une biocénose adaptée à ces conditions sera essentielle. L'application d'un processus anaérobie exige que la dégradation réalisable (par exemple en termes de COT) soit d'une ampleur comparable à celle d'autres processus. Une compréhension approfondie des processus biologiques, y compris de leur inhibition, est une condition préalable à la conception technique et à l'optimisation du traitement biologique de l'eau de procédé. En outre, la dégradabilité de l'eau de procédé doit déjà être prise en compte lors de la sélection des conditions de carbonisation (réacteur HTC), dans le but de former des quantités aussi faibles que possible de substances difficilement dégradables. Ainsi, pour l'ensemble du processus, il faut viser un équilibre entre le rendement maximal de charbon et la formation minimale de substances anaérobiquement peu dégradables.
Documents annexés