Kompogas® Anaerobe Vergärung

Von der Abfall- zur Ressourcenwirtschaft

Im Zeitalter der Kreislaufwirtschaft erhalten Recycling und Verwertung organischer Abfälle als erneuerbare, natürliche Ressource vermehrte Aufmerksamkeit. Das Kompogas®-Verfahren von HZI verwertet biogene Abfälle mittels kontinuierlicher anaerober Trockenvergärung. Als Produkte entstehen Naturdünger und erneuerbare Energie in Form von Ökostrom und Wärme oder Biogas als Basis für alternativen Treibstoff. Dank der stofflichen und energetischen Verwertung des Rohstoffs Bioabfall schliesst sich der ökologische Kreislauf auf wirtschaftliche Weise.

Die Vorteile der Kompogas®-Technologie

Mit fast 100 Referenzanlagen weltweit gehört die Kompogas®-Technologie dank ihres robusten und modularen Designs zu den globalen Marktführern. Ausgereifte Technologie, flexible Anordnung der Anlagenkomponenten und weitgehend automatisierte Abläufe garantieren lange Anlagenlaufzeiten bei hoher Effizienz und tiefen Unterhaltskosten.

Ein ökologischer Kreislauf

Abfallsorten

Bioabfall umfasst je nach regionalem Abfallmanagement Küchenabfälle, Grüngut und gewerbliche Grünabfälle. Bei solchen Abfallgemischen mit typischerweise hohen Feststoff- und Störstoffanteilen kommen die Vorteile des Trockenvergärungsverfahrens voll zum Tragen. Dabei werden zwei Abfall-Fraktionen unterschieden:

  • Separat erfasste Bioabfälle: Die biogenen Abfälle werden getrennt gesammelt angeliefert. Diese Abfallfraktion liefert neben Biogas auch hochwertige Nährstoffe für Landwirtschaft und Gartenbau.
  • Organische Fraktion von Siedlungsabfällen: Der biogene Anteil wird in einer Sortieranlage vom restlichen Abfall getrennt. Rezyklierbare Stoffe werden zurückgewonnen und der Restanteil der organischen Abfälle dem Kompogas®-Fermenter zur Weiterverarbeitung zugeführt. Der Gärrest dieser Fraktion findet im Strassen- und Landschaftsbau sowie der Rekultivierung von Deponiegelände Wiederverwertung.

Beide Stoffströme dienen der Gewinnung des hochwertigen, erneuerbaren Energieträgers Biogas.

Produkte

 Eine Tonne organische Abfälle ergibt:

  • 850 kg frischen Gärrest, aus welchem Kompost und Flüssigdünger gewonnen wird. Beides dient der Landwirtschaft in Form von Naturdünger als wertvoller Nährstofflieferant und Bodenverbesserer. In Regionen, wo der Austrag von Flüssigdünger untersagt ist, wird das Gärgut presswasserfrei verarbeitet.
  • 100 NmBiogas mit einem Energieinhalt von rund 600 kWhth.

Dieses Biogas kann dann mittels einer Gasaufbereitungsanlage zu rund 60 NmBiomethan aufbereitet werden und als CO2-neutraler Kraftstoff in Form von komprimiertem oder verflüssigtem Biogas ca. 60 l Diesel ersetzen. Das Biomethan kann auch ins bestehende Erdgasnetz eingespeist werden, womit es zur Dekarbonisierung des Erdgasnetzes beiträgt.

Alternativ kann das Biomethan mittels Blockheizkraftwerk zu ca. 250 kWhel Ökostrom und zusätzlich zu mindestens der gleichen Menge an Wärme umgewandelt werden.

Damit schliesst die Kompogas®-Technologie sowohl den stofflichen als auch den energetischen Kreis.

Bioabfall umfasst je nach regionalem Abfallmanagement Küchenabfälle, Grüngut und gewerbliche Grünabfälle. Bei solchen Abfallgemischen mit typischerweise hohen Feststoff- und Störstoffanteilen kommen die Vorteile des Trockenvergärungsverfahrens voll zum Tragen. Dabei werden zwei Abfall-Fraktionen unterschieden:

  • Separat erfasste Bioabfälle: Die biogenen Abfälle werden getrennt gesammelt angeliefert. Diese Abfallfraktion liefert neben Biogas auch hochwertige Nährstoffe für Landwirtschaft und Gartenbau.
  • Organische Fraktion von Siedlungsabfällen: Der biogene Anteil wird in einer Sortieranlage vom restlichen Abfall getrennt. Rezyklierbare Stoffe werden zurückgewonnen und der Restanteil der organischen Abfälle dem Kompogas®-Fermenter zur Weiterverarbeitung zugeführt. Der Gärrest dieser Fraktion findet im Strassen- und Landschaftsbau sowie der Rekultivierung von Deponiegelände Wiederverwertung.

Beide Stoffströme dienen der Gewinnung des hochwertigen, erneuerbaren Energieträgers Biogas.

 Eine Tonne organische Abfälle ergibt:

  • 850 kg frischen Gärrest, aus welchem Kompost und Flüssigdünger gewonnen wird. Beides dient der Landwirtschaft in Form von Naturdünger als wertvoller Nährstofflieferant und Bodenverbesserer. In Regionen, wo der Austrag von Flüssigdünger untersagt ist, wird das Gärgut presswasserfrei verarbeitet.
  • 100 Nm3 Biogas mit einem Energieinhalt von rund 600 kWhth.

Dieses Biogas kann dann mittels einer Gasaufbereitungsanlage zu rund 60 NmBiomethan aufbereitet werden und als CO2-neutraler Kraftstoff in Form von komprimiertem oder verflüssigtem Biogas ca. 60 l Diesel ersetzen. Das Biomethan kann auch ins bestehende Erdgasnetz eingespeist werden, womit es zur Dekarbonisierung des Erdgasnetzes beiträgt.

Alternativ kann das Biogas mittels Blockheizkraftwerk zu ca. 250 kWhel Ökostrom und zusätzlich zu mindestens der gleichen Menge an Wärme umgewandelt werden.

Damit schliesst die Kompogas®-Technologie sowohl den stofflichen als auch den energetischen Kreis.

Das Kompogas®-Verfahren

Beim Kompogas®-Verfahren aus dem Hause HZI werden biogene Abfälle mittels kontinuierlicher anaerober Trockenvergärung verarbeitet und zu neuen Produkten aufbereitet.

Anlieferung

Der Annahmebereich verfügt über eine Geruchschleuse und kann als Tiefenbunker oder Kippfläche konzipiert werden. Das vollautomatisierte Kransystem befördert das Material aus dem Bunker zum Schredder. Dort wird das organische Material zerkleinert und gesiebt. Die Fraktion mit einer Grösse >60 mm wird in den Bunker zurückgeführt, während das abgesiebte Substrat via Fördertechnik zum Fermenter geleitet wird.

Vergärungsprozess

Als Kernmodul der Kompogas®-Anlage gilt der Fermenter. Hier vergären thermophile Mikroorganismen das zugeführte Material bei 55 °C und unter anaeroben Bedingungen. Im Pfropfenstromfermenter bewegt sich das Substrat kontinuierlich horizontal vorwärts, während die Vergärung fortschreitet und dabei Biogas entsteht. Dem kontinuierlich zugeführten Frischmaterial wird ein Teil des Rezirkulats aus dem Gärgut zur Inokulation beigemischt, um den Vergärungsprozess sofort zu aktivieren. Die Betriebstemperatur sowie eine Verweilzeit von ca. 14 Tagen garantieren die komplette Hygienisierung des Substrats bei gleichzeitig optimaler Ausschöpfung des Gaspotenzials.

Austrag und Nachrotte

Nach Ablauf der Verweilzeit wird das vergärte Substrat an der Fermenter-Austragsseite abgepumpt. Die HZI KOM+Press teilt dieses zwecks Entwässerung in eine feste und eine flüssige Fraktion. Nach einer kurzen Phase der Nachrotte ist der feste Teil als Rohbiodünger und Bodenverbesserer einsatzbereit oder wird zu hochwertigem Kompost weiterverarbeitet. Wo keine entsprechenden Regulatorien bestehen, wird der Flüssiggärrest ebenfalls der Landwirtschaft zugeführt. Bei Bedarf wird der Trockensubstanzanteil zuvor mittels HZI SpeedScreen weiter reduziert.

Abluftreinigung

Das räumlich abgeschlossene System der Kompogas®-Anlage verhindert, dass Geruchemissionen freigesetzt werden. Während des Prozesses wird die Abluft fortlaufend abgesaugt und in einem sauren Wäscher vorgereinigt. Die Abluft gelangt anschliessend durch einen Biofilter, bestehend aus Wurzelholz und Baumrinde, praktisch geruchlos ins Freie.

Energienutzung

Das im Vergärungsprozess entstandene Rohbiogas wird entweder mit der nachgeschalteten BioMethan-Technologie aus dem Hause HZI zu Biomethan aufbereitet und ins Gasnetz eingespeist oder zu hochwertigem Kraftstoff weiterverarbeitet (verdichtet oder verflüssigt). Alternativ dient das Rohbiogas auch der CO2-neutralen Strom- und Wärmeerzeugung in einem Blockheizkraftwerk. Dabei wird ein kleiner Teil der Wärme zur Beheizung des Fermenters eingesetzt. Der Rest dient der Nutzung in nahegelegenen Gebäuden oder der Einspeisung ins Fernwärmenetz.

Der Annahmebereich verfügt über eine Geruchschleuse und kann als Tiefenbunker oder Kippfläche konzipiert werden. Das vollautomatisierte Kransystem befördert das Material aus dem Bunker zum Schredder. Dort wird das organische Material zerkleinert und gesiebt. Die Fraktion mit einer Grösse >60 mm wird in den Bunker zurückgeführt, während das abgesiebte Substrat via Fördertechnik zum Fermenter geleitet wird.

Als Kernmodul der Kompogas®-Anlage gilt der Fermenter. Hier vergären thermophile Mikroorganismen das zugeführte Material bei 55° C und unter anaeroben Bedingungen. Im Pfropfenstromfermenter bewegt sich das Substrat kontinuierlich horizontal vorwärts, während die Vergärung fortschreitet und dabei Biogas entsteht. Dem kontinuierlich zugeführten Frischmaterial wird ein Teil des Rezirkulats aus dem Gärgut zur Inokulation beigemischt, um den Vergärungsprozess sofort zu aktivieren. Die Betriebstemperatur sowie eine Verweilzeit von ca. 14 Tagen garantieren die komplette Hygienisierung des Substrats bei gleichzeitig optimaler Ausschöpfung des Gaspotenzials.

Nach Ablauf der Verweilzeit wird das vergärte Substrat an der Fermenter-Austragsseite abgepumpt. Die HZI KOM+Press teilt dieses zwecks Entwässerung in eine feste und eine flüssige Fraktion. Nach einer kurzen Phase der Nachrotte ist der feste Teil als Rohbiodünger und Bodenverbesserer einsatzbereit oder wird zu hochwertigem Kompost weiterverarbeitet. Wo keine entsprechenden Regulatorien bestehen, wird der Flüssiggärrest ebenfalls der Landwirtschaft zugeführt. Bei Bedarf wird der Trockensubstanzanteil zuvor mittels HZI SpeedScreen weiter reduziert.

Das räumlich abgeschlossene System der Kompogas®-Anlage verhindert, dass Geruchemissionen freigesetzt werden. Während des Prozesses wird die Abluft fortlaufend abgesaugt und in einem sauren Wäscher vorgereinigt. Die Abluft gelangt anschliessend durch einen Biofilter, bestehend aus Wurzelholz und Baumrinde, praktisch geruchlos ins Freie.

Das im Vergärungsprozess entstandene Rohbiogas wird entweder mit der nachgeschalteten BioMethan-Technologie aus dem Hause HZI zu Biomethan aufbereitet und ins Gasnetz eingespeist oder zu hochwertigem Kraftstoff weiterverarbeitet (verdichtet oder verflüssigt). Alternativ dient das Rohbiogas auch der CO2-neutralen Strom- und Wärmeerzeugung in einem Blockheizkraftwerk. Dabei wird ein kleiner Teil der Wärme zur Beheizung des Fermenters eingesetzt. Der Rest dient der Nutzung in nahegelegenen Gebäuden oder der Einspeisung ins Fernwärmenetz.

Technologie und Services

HZI konzipiert, baut und betreibt weltweit Biogasanlagen mit der bewährten Kompogas®-Trockenvergärungstechnologie. Die Vorteile solcher Gesamtanlagen sind:

  • Alles aus einer Hand: Konzeption, Engineering, Lieferung, Bau, Inbetriebnahme, Service und nach Bedarf auch Betrieb und Unterhalt werden durch HZI als Generalunternehmen realisiert. Dieses Vorgehen generiert neben Prozesssynergien auch einen optimalen Wissenstransfer für den langfristigen und wirtschaftlichen Betrieb der Gesamtanlage.
  • Praxiserprobte Anlagenkonzepte: Aufgrund der grossen Erfahrung ist HZI in der Lage, ihre Kunden bezüglich der Wirtschaftlichkeit unterschiedlicher Anlagenkonzepte, platzsparender Anordnung aller Anlagenkomponenten, optimaler Betriebsabläufe sowie zukünftiger Ausbau- und Erweiterungsoptionen umfassend zu beraten.
  • Bankfähigkeit von Projekten: HZIs langjährige Reputation als Generalunternehmerin im Grossanlagenbau führt dazu, dass Projektentwickler von nachhaltigen und günstigen Finanzierungsbedingungen profitieren können.

Herzstück der Kompogas®-Anlage ist der horizontale Pfropfenstromfermenter. Dieser ist in modularer Bauweise in unterschiedlichen Grössen ab einem nutzbaren Volumen von 1’200msowohl als Stahl- als auch Betonkonstruktion erhältlich. Das schlanke Design beider Bauarten ermöglicht eine platzsparende Anordnung. Für Anlagen mit grosser Durchsatzleistung werden mehrere Fermenter kombiniert und parallel betrieben.

Beide Bauarten erfüllen die strengen Anforderungen an den Gewässerschutz der unterschiedlichen Länder. Das horizontale Längs-Rührwerk ist statisch auf sehr hohe Drehmomente ausgelegt und garantiert das reibungslose Wiederanfahren. Durch die pflugförmigen Paddelköpfe wird das Substrat optimal durchmischt und entgast. Damit wird die übermässige Sedimentation von Feststoffen im Fermenter vermieden, was zu einem langjährigen Betrieb ohne Betriebsunterbrüche aufgrund von Unterhaltsarbeiten führt.

Der thermophile Betrieb des Fermenters wird durch ein integriertes Heizsystem realisiert. Dieses garantiert die vollständige Hygienisierung des Gärguts, während das eigens entwickelte Impfsystem gleichzeitig zur stabilen Prozessführung beiträgt.

Die Entwässerungspresse für die Trennung von festen und flüssigen Gärresten zeichnet sich durch ihre präzise Gärrestfraktionierung sowie ihre hohe Entwässerungsleistung aus. Die doppelt gelagerte Schnecken­welle mit den aufgepanzerten, geschliffenen Wen­deln und die verkürzte Presskopflänge in Kombination mit den angepassten Verschleisseinlagen im Einlaufschacht und einem punktuell angebrachten Verschleissschutz garan­tieren eine überdurchschnittlich lange Betriebszeit.

Dank schwenkbarer Siebkörbe lassen sich die stark beanspruchten Siebe und Verschleissteile der Press­schnecke von einer einzelnen Person mit wenigen Handgriffen austauschen. Zudem garantiert das funktionsorientierte Design eine einfache Zugänglichkeit und leichte Reinigung, was sich ebenfalls positiv auf die Unterhaltskosten auswirkt.

Der HZI SpeedScreen wurde für einen 24/7-Betrieb entwickelt, um Fest­stoffe wie Sand und Organikfasern aus flüssigem Gärrest zu entfernen. Intelligentes Design und ein effizientes Rotationsverfahren machen die Zugabe von Flo­ckungsmitteln oder Spülwasser hinfällig, was die Qualität des Filterkuchens steigert. Die Siebkörbe sind in verschiedenen Maschenweiten erhältlich, lassen sich sehr leicht auswechseln und halten so Betriebs- und Unterhaltskosten niedrig.

Die Mitarbeitenden der HZI-Service-Gruppe begleiten die Anlagen durch den ganzen Lebenszyklus. Das Dienstleistungsportfolio reicht von der Ersatzteillieferung bis zum umfassenden Retrofit.

Dabei profitieren Kunden von HZIs langjähriger Erfahrung im Servicegeschäft und in der Projektabwicklung, von umfassendem technologischem Know-how sowie zahlreichen in der Praxis erprobten Eigenkonstruktionen. Die geografische Nähe zu den Kundenanlagen garantiert rasche Reaktionszeiten und massgeschneiderte Dienstleistungen.

Die eigene Nassvergärungstechnologie mit nachgelagerter Gasaufbereitung bietet Agrarbetrieben einen zusätzlichen Wirtschaftszweig: Die Erzeugung von Biogas bzw. Biomethan durch die Verwertung pflanzlicher Stoffe oder Jauche. HZI bietet Lösungen aus einer Hand ab 250 Nm³/h Rohbiogas.

Ob NawaRo in Deutschland, CIVE in Frankreich oder Hähnchenmist, Gülle und Glyzerin in Dänemark – je nach Kunde und regionalen Rahmenbedingungen können unterschiedlichste Stoffe in der Nassvergärung zum Einsatz kommen. Auch Lebensmittelabfälle eignen sich für die energetische Verwertung. Das erzeugte Biogas wird anschliessend mittels Aminwäsche oder Membrantechnologie zu hochreinem Biomethan aufbereitet. Es kann ins Gasnetz eingespeist oder in flüssiger Form anderweitig verwendet werden.

Das Anlagendesign ist grosszügig dimensioniert. Das ist besonders bei heterogenen Substraten wichtig und sorgt für eine robuste Prozessbiologie und höhere Gaserträge. Zudem verhindert es die Bildung von Sink- und Schwimmschichten; das begünstigt die Energieeffizienz. Ebenfalls von Vorteil: das Gesamtanlagenkonzept aus einer Hand mit entsprechendem Schnittstellen-Know-how.

Der Unterhalt und die professionelle Wartung der Anlagen werden durch die bedarfsgerechten Service-Pakete oder den remote Onlinesupport sichergestellt. Die Nähe zu den Kunden garantiert schnelle Reaktionszeiten durch erfahrene Experten.