Klärschlamm als Energiequelle für kleinere und mittlere Kläranlagen
Im Verbundprojekt Eco-PIK wurde die ökoeffiziente prozessintegrierte Klärschlammverwertung für kleinere und mittlere Kläranlagen untersucht. Das Verfahren sieht eine Kombination aus einer Klärschlammvergasung mit einer biologischen in-situ-Methanisierung und einem flexibilisierten Mikrogasturbinenprozess vor.
In drei Teilvorhaben haben die Blue Energy Group, die Technische Hochschule Augsburg und das bifa Umweltinstitut die Machbarkeit einer prozessintegrierten Klärschlammverwertung für Kläranlagen mit 100.000 bis 300.000 Einwohnerwerten (EW) untersucht. Die Blue Energy Group überprüfte, ob sich Klärschlamm-Pellets in einem Festbettvergaser in Synthesegas umwandeln lassen. Das bifa Umweltinstitut konnte in Laborexperimenten nachweisen, dass durch die Zudosierung von Synthesegas und Wasserstoff in den Faulturm ein Faulgas mit einem Biomethananteil von über 95 % erzeugt werden kann (in-situ-Biomethanisierung). Die Technische Hochschule Augsburg modellierte anschließend die flexible energetische Nutzung des methanreichen Produktgases in einer optimierten Mikrogasturbine.
Zwei Szenarien für die praktische Umsetzung
Auf Grundlage der Ergebnisse der Teilprojekte führte das bifa Umweltinstitut ökobilanzielle Bewertungen verschiedener Nutzungsszenarien durch. Unter Berücksichtigung der ökologischen und ökonomischen Analysen wurden zwei Umsetzungsszenarien für den entwickelten prozessintegrierten Verwertungsweg von Klärschlamm erarbeitet.
Im Szenario A wird der pelletierte Klärschlamm im Festbettvergaser zu Synthesegas konvertiert, das anschließend direkt energetisch genutzt wird. Im Szenario B wird der Wasserstoffanteil des Synthesegases genutzt, um das im Faulturm anfallende Kohlendioxid des Biogases vollständig zu Methan umzusetzen (Biomethanisierung).
Beide Szenarien ermöglichen bilanziell eine vollständige Deckung des Energiebedarfs der Kläranlage. Während im Szenario A zusätzlich Überschüsse an elektrischer und thermischer Energie entstehen, fällt im Szenario B überschüssiges Biomethan an, das in ein bestehendes Erdgasnetz eingespeist werden könnte. Da künftig mit einer steigenden Nachfrage nach Biomethan für den Betrieb von Gasheizungen in Haushalten zu rechnen ist, bietet dieses Szenario insbesondere langfristig ein hohes Nutzungspotenzial. Der gemeinsame Schlussbericht ist bei der TIB Hannover abrufbar: https://oa.tib.eu/renate/handle/123456789/38623
Das Projekt wurde gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie