Niedertemperaturkonvertierung biogener Reststoffe zum rohstofflichen Recycling von Kohlenstoff und Phosphor
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Die vorliegende Untersuchung behandelt die Verwertung organischer Reststoffe auf demWege der Niedertemperaturkonvertierung. Aufgezeigt werden Lösungswege zum Recyclingder Elemente Kohlenstoff und Phosphor. Experimentelle Untersuchungen basieren aufProdukten aus statischen Umsetzungen der Substrate (Rapspresskuchen, Klärschlamm, TierundFleischknochenmehl, Getreideschlempe und Apfeltrester) im rohrförmigen Laborofenbei 400 °C unter Stickstoffatmosphäre und zweier kontinuierlich betriebener Pilotanlagen.Ein Fokus liegt auf der Verbesserung der Produkteigenschaften durch die Zugabe von Sodazum Substrat vor der Konvertierung. Die entstehenden Konvertierungsöle zeichnen sichdurch einen höheren Grad der Entfunktionalisierung von Heteroatomen aus. In Bezug auf dieSauerstoffkonzentration im Konvertierungsöl der untersuchten Substrate liegt diese ohneSoda-Zusatz bei etwa 10 % und erfährt durch die Umsetzung in Gegenwart von Soda eineReduktion auf etwa 5 %. Die qualitative Verbesserung ist auf eine alkalische Verseifung derLipide mit anschließender thermischer Zersetzung der Natriumsalze der Fettsäurenzurückzuführen. Im Zuge dieser Reaktionsfolgen wird Wasser verbraucht. Darauf aufbauendgelingt in einer Anlage im Pilotmaßstab (m = 20 kg/h) bei Verwendung von Tierfett alsAusgangssubstrat eine nahezu vollständige Decarboxylierung der Fette inKohlenwasserstoffe.Der organisch gebundene Phosphor der biogenen Reststoffe kann nach der Konvertierung inder gebildeten Kohle als Polyphosphat vorliegen. Hingegen entstehen bei Zugabe von Sodavor der Konvertierung ortho-Phosphate. Sie sind größtenteils wasserlöslich. Die Pflanzenverfügbarkeitdieser Phosphate wird im Gefäßversuch mit Deutschem Weidelgras (Loliumperenne L.) nachgewiesen. Schon im Ausgangssubstrat vorliegende stabile Phosphate wieApatit oder Eisenphosphat werden in der Niedertemperaturkonvertierung nicht verändert.Bei direkter Verwendung der phosphathaltigen Kohle aus der Niedertemperaturkonvertierungin Düngemittelkonzepten ergeben sich zusätzliche Möglichkeiten der langfristigen Fixierungvon Kohlenstoff im Boden. Brennstoffanalysen der Kohle aus derNiedertemperaturkonvertierung zeigen, dass bei der Umwandlung von Rapspresskuchen,Getreideschlempe und Apfeltrester feste Rückstände mit physikalischen Eigenschaften vonSteinkohlen entstehen. Hingegen werden bei der Konvertierung von Klärschlamm, Tier- undFleischknochenmehl überwiegend Festprodukte vom Typ Braunkohle gebildet.Link to publications or other datasets
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Original publication in
Göttingen : http://www.cuvillier-verlag.de: Cuvillier; 2010