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Co-Vergärung von Papierschlämmen in Mechanisch-Biologischen Anlagen, Phase 2

Für die Entsorgung der Papierschlämme sollten in einem von der Deutschen Bundessstiftung Umwelt geförderten Forschungsprojekt neue, energetisch und klimapolitisch sinnvolle sowie für die Papierindustrie kostengünstige Verwertungswege gesucht werden.In einem 2014 begonnenen Forschungsprojekt wurde in einer ersten Phase das Potenzial der papiertechnischen Schlämme zur Vergärung untersucht. Nachdem die Schlämme grundsätzlich für eine Co-Vergärung geeignet sind, wurden jetzt im zweiten Teil des Forschungsprojekts (Phase 2) die Batchversuche des ersten Teils durch kontinuierliche Versuche fortgesetzt . Zusammen mit weiteren Untersuchungen zur Praktikabilität und Anwendbarkeit des Verfahrens sollte damit eine Überführung in den großtechnischen Maßstab in einer konventionellen MBA vorbereitet werden.

In Phase 2 des Projektes wurden durch weitere labortechnische Untersuchungen bestätigt, dass die Schlämme der Papierindustrie sehr gut für eine Co-Vergärung geeignet sind. Wie schon im Hemmtest wurde auch bei den kontinuierlichen Versuchen für 5 von 6 Schlämmen eine gute Co-Vergärbarkeit ohne ein Auftreten von Hemmungen gezeigt. Ein Papierschlamm neigte bei der Lagerung zur Schimmelbildung. Für diesen Schlamm zeigte sich bei der Co-Vergärung eine verringerte Prozessstabilität. Die Zugabe von 10 % Papierschlamm bezogen auf oTS für die 5 Schlämme, die nicht zur Schimmelbildung neigten, zu keiner Prozessinstabilität. Bei einer Zugabe von zusätzlichen 10 % an organischer Substanz durch Deinkingschlamm kann ein zusätzlicher Gasertrag von 4,9 % - 6,5 %, bei einer Zugabe von zusätzlichen 10 % an organischer Substanz durch Faserschlamm kann ein zusätzlicher Gasertrag von 8,2 % - 9,5 % erzielt werden.

Die Zugabe von Deinking- bzw. Faserschlamm ohne Schimmelbildung führte in den Untersuchungen zu keinen signifikanten Hemmungen bzw. einer Verringerung der Gaserträge des Standardsubstrats.

Die Nachstellung des Prozesses einer MBA im Labormaßstab zeigte, dass der Einsatz von Faserschlämmen bzw. Deinkingschlämmen als Co-Substrat zu einer Erhöhung der Viskosität im Prozesswasser führt. Daher ist in der großtechnischen Umsetzung ein besonderes Augenmerk auf die verfahrenstechnische Anpassung des Prozesses zu legen, um eine Reduzierung der Viskosität im Prozesswasser zu erreichen.

Außerdem konnte gezeigt werden, dass nicht nur die Schwermetall- und  Mineralölgehalte in den Papierschlämmen in einem unkritischen Bereich liegen, sondern auch die Konzentrationen an fluorierten Verbindungen (PFC).

Mit den Untersuchungen konnte erfolgreich geklärt werden, dass auch in einem praktischen Betrieb unter Berücksichtigung der Prozessparameter Viskosität und Schaumbildung die festgestellten positiven Potenziale zur Co-Vergärung von Papierschlämmen umgesetzt werden können. Damit konnte ein wichtiger Schritt hin zu einer Überführung in den großtechnischen Maßstab in einer konventionellen MBA sichergestellt werden.

In einer weiteren Phase sollten die Ergebnisse und Erkenntnisse großtechnisch in Pilot- bzw. Demonstrationsanlagen umgesetzt werden. Dies erfordert anlagenspezifisch eine Integration in die Betriebsabläufe. Dabei sollten nicht nur zusätzliche mechanisch-biologische Anlagen sondern auch Biogasanlagen unter Berücksichtigung des Abfallschlüssels in Betracht gezogen werden. Außerdem sollten im Rahmen weiterführender Arbeiten Pufferkapazität, Verringerung der Viskosität des Prozesswassers durch verfahrenstechnische Anpassungen und Untersuchungen an schimmelnden Schlämmen berücksichtigt sowie die großtechnische Entwässerbarkeit des Gärrests untersucht werden.

Das Forschungsvorhaben Az: 30964 der Forschungsvereinigung PTS wurde in Zusammenarbeit mit HAWK in Göttingen, Abfallzweckverband Südniedersachsen in Friedland und Schönfelder Papierfabrik GmbH in Annaberg Buchholz durchgeführt und von der Deutschen Bundessstiftung Umwelt gefördert. Dafür sei an dieser Stelle herzlich gedankt. Unser Dank gilt außerdem den beteiligten Firmen der Papier- und Zulieferindustrie für die Unterstützung der Arbeiten.