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Forschungsstelle
BAFU
Projektnummer
APH 1-21.01
Projekttitel
Tobler_Holzasche

Texte zu diesem Projekt

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Kurzbeschreibung
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Abstract
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Umsetzung und Anwendungen
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Publikationen / Ergebnisse
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Erfasste Texte


KategorieText
Kurzbeschreibung
(Deutsch)
Es wird geprüft, ob die Anwendung von ausgewählten Holzaschen als Pyrolyse-Additiv in der Praxis im Industriemassstab etabliert werden kann. Geprüft wird der Einfluss der eingesetzten Biomasse, die Art der Einmischung der Aschen und die industrielle und grosstechnische Umsetzung.
Abstract
(Deutsch)

Die energetische Nutzung von Holz ist ein wesentlicher Bestandteil einer klimaneutralen Energieversorgung der Schweiz. Die Verwertung der bei der Verbrennung von Holz anfallenden Asche bleibt jedoch eine ökologische, regulatorische und ökonomische Herausforderung. Es wurde jedoch gezeigt, dass Holzasche (Rostasche) als Additiv bei der Pyrolyse von Biomasse eingesetzt werden kann, um den Ertrag an Pflanzenkohle zu erhöhen. Gleichzeitig ermöglicht dieser Verwertungsweg das Recycling der in der Asche enthaltenen Nährstoffe. Im vorliegenden Projekt wurde geprüft, bei welchen Biomassen der Einsatz von Holzasche als Pyrolyseadditiv sinnvoll ist und inwieweit sich Aschen aus verschiedenen Holzfeuerungen in ihrer Wirkung unterscheiden. Ferner wurde der Einsatz von Holzasche als Additive in der Pflanzenkohleherstellung erstmalig auf einer grosstechnischen Anlage demonstriert. Es wurde gezeigt, dass die Wirkung der Asche durch die Auswahl der Biomasse beeinflusst wird. Jedoch ist hier nicht, wie eingangs vermutet, ausschliesslich der Gehalt an Eigenasche entscheidend, sondern auch der Ligningehalt der Biomasse. Mehrertrag an Pflanzenkohle konnte mit jeder der vier untersuchten Aschen erzielt werden, jedoch in unterschiedlichen Ausprägungen. Dies konnte jedoch nicht mit einer Messgrösse, z.B. dem Kaliumgehalt korreliert werden. Da in der Schweiz keine bodenbezogene Verwertung von Holzasche vorgesehen ist, gibt es keine aschespezifischen Grenzwerte z.B. für Schwermetalle. Daher wurde für die Auswahl der Asche für den Demonstrationsversuch auf die Grenzwerte der Chemikalienrisikoreduktionsverordnung (ChemRRV) für Kompost zurückgegriffen. Dieses Vorgehen erweist sich jedoch als nicht praxistauglich, sodass für eine weiteres Upscaling der Verwertung von Holzasche stoffspezifische Grenzwerte definiert und ein System zur Qualitätssicherung der Asche geschaffen werden muss.

Umsetzung und Anwendungen
(Deutsch)
Das vorliegende Projekt sollte zeigen, welchen Einfluss die Auswahl der Biomasse und der Asche auf die ascheinduzierte Ertragssteigerung bei der Pflanzenkohleproduktion haben. Der Effekt der Zugabe von Asche vor der Pyrolyse wurde mit steigendem Eigenaschegehalt der Biomasse geringer, mutmasslich aber auch mit sinkendem Ligningehalt. Mehrerträge konnten für alle holzigen Sortimente einschliesslich der aschereichen Rinde erzielt werden, mit Ausnahme des Altholzes. Demgegenüber konnte bei Halmgut mit vermutlich geringem Ligningehalt (Stroh, Langgrasschnitt) kein Mehrertrag durch die Aschezugabe erzielt werden. Alle eingesetzten (Rost)Aschen führten zu Mehrertrag in der Pflanzenkohleproduktion, dessen Ausmass jedoch nur begrenzt mit dem Gehalt an Kalium und Calcium korreliert. Möglicherweise spielt hier auch die Verfügbarkeit dieser Elemente eine Rolle, die ggf. durch Korngrösse oder die Brennraumtemperatur bei der Verbrennung bestimmt wird. Zu einem vollständigen Verständnis der Zusammenhänge sind weitere Experimente nötig. Dennoch bestätigen die präsentierten Ergebnisse, dass, abgesehen von der Notwendigkeit relevante Schadstoffgrenzwerte einzuhalten, sich grundsätzlich jede Rostasche sich für den Einsatz als Pyrolyseadditiv eignen könnte.
Darüber hinaus wurde der Einsatz von Holzasche als Additiv in der Biomasse-Pyrolyse erstmalig grosstechnisch auf einer industriellen Pyrolyseanlage demonstriert. Der erzielte Mehrertrag war geringer als bei den Laborversuchen, kann aber dennoch ökonomisch relevant sein und leistet in jedem Fall einen wertvollen Beitrag zur Steigerung der Negativemissionsleistung durch die Herstellung von Pflanzenkohle. Um den Einsatz der Holzasche bei der Herstellung von Pflanzenkohle in der Praxis zu etablieren, müssen weitere technische (Transport, Siebung, ggf. Mischung und Dosierung der Aschen) wie regulatorische Aspekte (matrixspezifische Grenzwerte für Asche, Qualitätssicherung) bearbeitet werden.
Publikationen / Ergebnisse
(Deutsch)