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Forschungsstelle
BAFU
Projektnummer
UTF 607.19.19
Projekttitel
INKoh (INKoh - Innovative Kohle aus Grüngut)

Texte zu diesem Projekt

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Schlüsselwörter
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Kurzbeschreibung
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Ergebnisse gemäss Vertrag
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Projektziele
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Beschreibung der Resultate
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Umsetzung und Anwendungen
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Weiteres Vorgehen
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Publikationen / Ergebnisse
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Erfasste Texte


KategorieText
Schlüsselwörter
(Deutsch)
Pyrolyse, Pflanzenkohle, stoffliche Verwertung, Substrat, Adsorber,
Kurzbeschreibung
(Deutsch)

Der Prozess der Pyrolyse ermöglicht neben der energetischen Verwertung von Grünabfällen auch deren stoffliche Verwertung. Die in der Biomasseverwertung tätige Firma INEGA AG hat dafür das vorliegende Projekt angestossen und für die Ermittlung der wissenschaftlichen Grundlagen die HSR und die ZHAW ins Boot geholt. Die Ergebnisse sollen praxisnah sein und von der INEGA AG direkt umgesetzt werden. Gleichzeitig wird angestrebt Synergien mit anderen Projekten in diesem Bereich zu nutzen (Machbarkeitsstudie „Biokohle für Stadtbäume, UTF 570.28.17“ der ZHAW; Projekt EMPYRION von Agroscope).
Im Rahmen des Projektes wird aus unterschiedlichen Fraktionen von Grüngut hochwertige Pflanzenkohle namens „INKoh“ hergestellt. Es sollen zwei Produkte entwickelt werden:

  • 1. Produkt: Pflanzenkohle für Substrate von Stadtbäumen (Substrat-PK)

  • 2. Produkt: Kohle für die Bindung von Schadstoffen, z.B. die Elimination von Mikroverunreinigungen aus dem Abwasser (Adsorber-PK).

Dafür müssen geeignete Ausgangsmaterialien ausgewählt und durch Zerkleinerung, Fraktionierung und/ oder Trocknung vorbehandelt werden. Je nach Einsatzgebiet der Pflanzenkohle sind für den anschliessenden Pyrolyse-Prozess tiefere Temperaturen (erzielt höhere Nährstoffgehalte) oder höhere Temperaturen und Behandlungsdauer (reduziert den Gehalt an organischen Schadstoffen) nötig. Alle diese Schritte sollen so festgelegt werden, dass Produkte von hoher Qualität mit definierten Eigenschaften bezüglich Wasserhaltekapazität, Nährstoffspeicherung und Stoffbindung hergestellt werden können. Die Produktion soll wirtschaftlich rentabel sein. Die Untersuchung der Wertschöpfungskette soll aufzeigen, ob die nötigen Rohstoffe bzw. Grünabfälle langfristig verfügbar sind. Die Versuche zur Produktentwicklung werden zuerst im Labormassstab auf der Pyreka-Anlage der ZHAW und anschliessend auf der Anlage der INEGA (BIOMACON-Anlage) durchgeführt.

Das Projekt wurde aufgrund des Beitragsgesuchs vom 12.04.2019 an der Sitzung der Koko UT vom 28.05.2019 genehmigt.

Ergebnisse gemäss Vertrag
(Deutsch)
1. Das Gespräch mit den Partnern aus dem Projekt EMPYRION zum Abgleich der beiden Projekte hat stattgefunden.

2. Aufgrund der Resultate des Laborversuchs sind für beide Produktelinien geeignete Ausgangsmaterialien, die Verfahrensführung für Vorbehandlung, Pyrolyse und Konditionierung der Pflanzenkohle für die anschliessenden Versuche auf der realen Anlage festgelegt. 2-4 Pflanzenkohlen, die den Kriterien des EBC entsprechen, wurden produziert. Die Adsorber-PK soll Pestizide vergleichbar gut wie handelsübliche Aktivkohle zurückhalten. Die Substrat-PK wurde mit 2-3 verschiedenen Böden und Recycling-Materialien auf Pflanzenwachstum und -verträglichkeit getestet. Die Anforderungen an die zu produzierenden Pflanzenkohlen und Substratmischungen sind spezifiziert. Meilenstein 1

3. Im grosstechnischen Versuch läuft die Pyrolyse stabil und produziert pro Tag 1 Tonne INKoh. Zwei verschiedene granuläre INKoh-Produkte mit definierten Leistungsmerkmalen (Grössenverteilung, Adsorptionsverhalten, Nährstoffgehalte, C-Gehalt > 50% TS, Schadstoffgehalte) können hergestellt werden. Das Rezeptbuch, das sämtliche Prozessschritte und die physikalischen Eigenschaften der Produkte für die beiden PK definiert, liegt vor. Nebenprodukte wie Abwärme werden entweder im Prozess genutzt oder ins Fernwärmenetz abgegeben. Meilenstein 2

4. Ein Schlussbericht mit Darstellung der Ergebnisse aus 1 bis 3, dem weiteren Vorgehen und einer Übersicht über Massenflüsse und Kostenstruktur ist redigiert und dem BAFU abgegeben.

5. Textbausteine, Illustrationen und mindestens 3 Fotografien für die Verwendung in öffentlichen Publikationen sind bereitgestellt und dem BAFU abgegeben.

6. Eine Präsentation der Ergebnisse mit entsprechender Power-Point Darstellung ist dem BAFU abgegeben und kann auf Nachfrage beim BAFU vorgetragen werden.
Projektziele
(Deutsch)

2 Typen von INKoh werden hergestellt: Kohle als Substratbestandteil (Substrat-PK) im Produkt für Stadtbäume und Adsorber-PK als Adsorbermaterial. Sie erfüllen die für die entsprechende Anwendung gültigen Bestimmungen - insbesondere bezüglich Schadstoffgehalte - der EBC (European Biochar Certificate) sowie der Schweizerischen Düngerverordnung. Die Qualitätssicherung ist dokumentiert. Der Prozess ist wirtschaftlich rentabel und produziert pro Tag 1 t hochwertige Pflanzenkohle.

Beschreibung der Resultate
(Deutsch)

Die Ausgangsmaterialien sind für hochwertige Substratkohle und Aktivkohle bekannt. Gelagerte Holzschnitzel / Biomassen lassen sich mit Pyrolyseabwärme wie angestrebt auf ca. 30 % TS trocknen. Für die Pyrolyseanlage bei INEGA wurden Temperaturfenster evaluiert und zwei umgesetzt. Das Produkt INKohSoil mit Pflanzenkohle als Inhaltsstoff erfüllt alle gängigen Richtlinien und Anforderungen. Die EBC Zertifizierung der PK (European Biochar Certificate) wurde erfolgreich durchgeführt (EBC-AgroBio). Mehrere Rezepturen, darunter auch solche mit hohen RC-Anteilen, wurden konzipiert und getestet. Für Aktivkohle wurde eine stabile Prozesskette mit Nachaktivierung entwickelt (INKohClean). Die Pyrolyse- und Aktivierungsbedingungen für die qualitativ hochstehende Kohle wurden systematisch ermittelt. Die Spurenstoffe werden > 90% entfernt.

Zwei Schweiz- und europaweite Patentanmeldungen sind erfolgt
Umsetzung und Anwendungen
(Deutsch)

INKohSoil wurde bereits für mehrere Baumsubstrat-Projekte verwendet, u.a. im Schwammstadt-Projekt an der Giessereistrasse in Zürich (270 m3 Material). Die Nachfrage ist sehr hoch. Auch die Rezepturvarianten für gewisse Nischen werden nachgefragt.

Die Anwendung der Aktivkohle INKohClean soll in einem Anschlussprojekt mit einer Kläranlage grosstechnisch umgesetzt werden. Dabei geht es um ein Pilot- und Demonstrationsprojekt im Tonnenmassstab (ca. 25 Tonnen). Erstmals würde damit eine Schweizer ARA auf heimische Aktivkohle (Pulverkohle) wechseln können. Wenn das Projekt erfolgreich verläuft, werden die Kapazitäten ausgebaut.

Weiteres Vorgehen
(Deutsch)
Aufgrund der hohen Nachfrage werden die Kapazitäten deutlich ausgebaut. Unsere Vision, bis ins Jahr 2030 zwanzig Standorte mit Pyrolyseanlagen und PK-Veredelungswerken zu realisieren, bindet in den kommenden acht Jahren rund 50 Mio. Franken. Für fünf Standorte laufen die Vertragsverhandlungen. Unser «Biochar Circle Switzerland». soll zum schweizweiten Kompetenzzentrum im Bereich PK Produktion, Innovation, Produktentwicklung, Vertrieb und Wissensplattform werden. Die Baueingabe erfolgt im Dezember 2022.
Publikationen / Ergebnisse
(Deutsch)

Im Oktober 2022 wurde ein Fachartikel "Schwammstadt im Strassenraum" in Aqua und Gas publiziert und darin auf die INKoh-Produkte Bezug genommen (INKohSoil, INKohClean).

Im März 2023 wird in Aqua und Gas ein Artikel spezifisch zur aktivierten Pflanzenkohle INKohClean erscheinen.