AUSGANGSSITUATION
Die thermische Abfallverwertung verursacht CO₂-Emissionen, die sich mit heutigen Mitteln nur schwer vermeiden lassen. Statt den im Abfall gebundenen Kohlenstoff bei der Verbrennung vollständig als CO₂ freizusetzen, ließe er sich als chemischer Rohstoff im Kreislauf halten – vorausgesetzt, es gibt ein Verfahren, das aus heterogenen Abfällen ein hochwertiges, stofflich nutzbares Synthesegas erzeugt.
Als Technologiebasis dient die mit Sauerstoff und Dampf betriebene zirkulierende Wirbelschichtvergasung (CFB-Vergasung), die für Einsatzstoffe wie Kohle oder Biomasse bereits kommerziell verfügbar ist. Bei Abfällen als Einsatzstoff ist die Qualität des erzeugten Synthesegases jedoch nur bedingt für die stoffliche Nutzung geeignet: Es enthält einen hohen Anteil an Kohlenwasserstoffen (u. a. Methan, Ethen, Teere). Genau hier liegt die technische Herausforderung – das Rohgas muss so aufbereitet werden, dass daraus Basischemikalien wie Methanol gewonnen werden können.
ZIEL DES PROJEKTES
Ziel ist die Entwicklung eines Systems zur thermochemischen Konversion von Abfällen, das mehr als 98 % des im Abfall gebundenen Kohlenstoffs in Kohlenoxide (CO und CO₂) umwandelt und damit für eine weitere stoffliche Nutzung verfügbar macht. Dazu wird eine nachgeschaltete partielle Oxidation (POX) in die CFB-Vergasung integriert, die mit minimalem Sauerstoffeinsatz und elektrischer Beheizung die Kohlenwasserstoffe umwandelt und so die H₂- und CO-Ausbeute erhöht.
Das Gesamtsystem – CFB-Vergasung der Abfälle plus partielle Oxidation des Rohgases – wird im Labor- und Pilotmaßstab (1-MWth-Pilotanlage der TU Darmstadt) getestet. Auf Basis der Ergebnisse soll anschließend eine industrielle Anlage ausgelegt werden, die am Standort der MVV in Mannheim dauerhaft zum Einsatz kommen soll. Angestrebt werden dort eine Reduktion der CO₂-Emissionen aus der thermischen Abfallverwertung um über 90 % und Einsparungen von über 175.000 t CO₂ pro Jahr.
UNSERE LÖSUNG
Die PlasmaAir AG entwickelt die Plasmatechnologie für die partielle Oxidation – die entscheidende Stufe, die aus dem kohlenwasserstoffreichen Rohgas ein hochwertiges Synthesegas macht.
Ihr Beitrag umfasst:
Qualifizierung und Weiterentwicklung von mit Wasserdampf betriebenen DC-Plasmaquellen für den Einsatz in einer POX.
Geometrieanpassung zur Integration in einen POX-Reaktor – die Plasmaquelle wird konstruktiv auf den Reaktor abgestimmt.
Eignung für den Dauerbetrieb – das Plasma-system wird für den kontinuierlichen industriellen Einsatz ausgelegt.
Geringe Wartungs-, Verbrauchs- und Energiekosten als zentrale Auslegungskriterien für die spätere Wirtschaftlichkeit.
Damit liefert PlasmaAir nicht nur eine Plasmaquelle, sondern qualifiziert die elektrisch beheizte POX-Stufe so weit, dass sie vom Labor- und Pilotmaßstab bis zur späteren industriellen Anlage übertragbar ist.Die elektrische Beheizung der Oxidationsstufe ist dabei der Hebel, um klima-neutral die Kohlenstoff-Ausbeute zu steigern und den Prozess in Richtung geschlossener Stoffkreisläufe zu führen.
