Die nordfuel-Produkte
Die nordfuel-Werk werden mit einem hochmodernen technischen Verfahren aus landwirtschaftlichen Reststoffen – das sind vor allem überschüssiger Mist und Gülle (Wirtschaftsdünger) – grüne und klimafreundliche Produkte.
Biogas
Biogas ist ein Gasgemisch, welches bei der anaeroben Vergärung (Fermentation) von Biomasse entsteht. Zu Hälfte besteht es dabei, abhängig von der Fahrweise der Anlage, aus Methan, zur anderen Hälfte aus Kohlendioxid (FNR et al., 2016). Des Weiteren ist Schwefelwasserstoff ein Bestandteil des Gasgemisches, sowie einige weitere Gase in geringer Konzentration. Als Biomasse zur Vergärung werden bei den meisten Anlagen nachwachsende Rohstoffe, hauptsächlich Mais, sowie zu einem gewissen Anteil schon jetzt Wirtschaftsdünger eingesetzt (BAYER. LANDESAMT FÜR UMWELT, 2007). Die geplante Anlage am c-Port wird ausschließlich Wirtschaftsdünger der Region vergären.
Das entstandene Biogas, welches in der geplanten Anlage ein Zwischenprodukt darstellt, wird über gasdichte Systeme der Voraufbereitung zugeführt, wobei zunächst der Schwefelwasserstoff abgetrennt wird. Der abgetrennte Schwefelwasserstoff wird dem ausgegorenen Gärrest zugegeben, wo der Schwefel anschließend mit den anderen Nährstoffen weiterbehandelt wird.
Biomethan
Das vorgereinigte Biogas wird in der Biomethanaufbereitungsanlage auf Biomethan aufbereitet. In anderen Veröffentlichungen wird auch von Bioerdgas gesprochen, die Begriffe meinen jedoch dasselbe und bezeichnen in beiden Fällen Methan, welches aus biogenen Prozessen gewonnen wird. Vergleichbar ist Biomethan mit klassischem fossilen Erdgas, so dass in der Regel Biomethan in das lokale Gasnetz eingespeist wird (BAYER. LANDESAMT FÜR UMWELT, 2007).
Der wesentliche Prozess, durch welchen aus Biogas Biomethan hergestellt wird, ist das Entfernen des Kohlendioxids aus dem Biogas (ADLER et al., 2014). Dies wird in der Anlage der revis durch eine physikalische Wäsche durchgeführt, bei welchem, anders als bei alternativen Aufbereitungsprozessen, keine Abfallstoffe wie Austauschmembranen anfallen.
Das aufbereite Biomethan wird bei der geplanten Anlange am c-Port zwei anschließenden Verwertungspfaden zugeführt. Zum einen kann es, nach einer entsprechenden Druckanpassung, in das vorhandene Erdgasnetz der EWE Netz GmbH eingeleitet und über dieses transportiert werden. Dies wird dadurch ermöglicht, dass das Biomethan nach der CO2-Abscheidung, bis auf einen kleinen Anteil (1-2 % Fremdgase), ausschließlich aus Methan besteht (KALINA und GROBARCIKOVA, 2014). Dadurch unterscheidet es sich in seinen Eigenschaften nicht von Erdgas, welches sich bereits im Netz befindet. Da bei der Vergärung von Biomasse nur Methan als ein energiereicher Kohlenwasserstoff entsteht, ist das Biomethan sogar reiner, als das in der Regel importierte Erdgas, welches aufgrund des Vorhandenseins von anderen Kohlenwasserstoffen (Propan, Butan, et.), weniger Methan enthält.
Die Kontrolle und Einspeisung in das Gasnetz obliegt der EWE Netz. Mittels geeichter Zähler wird permanent die Qualität überprüft und sichergestellt, dass stets die Anforderungen des Netzes erfüllt werden. Durch die Distribution von Biomethan über das Erdgasnetz wird eine weitere Reduktion des Straßentransportes erreicht.
Das Biomethan kann überall in Deutschland aus dem Erdgasnetz wieder entnommen werden (ROSTEK et al., 2013). Anschließend besteht die Möglichkeit, es in vielen verschiedenen Bereichen zu verbrauchen. Zum einen kann das Biomethan in BHKWs nun dort eingesetzt werden, wo eine sinnvolle Positionierung der Blockheizkraftwerke möglich ist. Diese sind in der Regel dort, wo Wärmemengen gebraucht werden. Nur so können BHKWs sinnvoll und vollständig, das heißt durch die Nutzung der beiden Komponenten produzierter Strom und entstandene Wärme, betrieben werden. Meist liegt der Ort der Gasproduktion nämlich nicht in der Nähe der sinnvollen Nutzung des BHKWs (KOMMISSION LANDWIRTSCHAFT BEIM UMWELTBUNDESAMT, 2013).
Das Biomethan aus der Anlage der revis am Standort c-Port soll jedoch als ein erneuerbarer und alternativer Kraftstoff verbraucht werden. Dabei ist Biomethan ein wahrer Multifunktionsausgangskraftstoff, Biomethan kann nämlich auf verschiedene Weisen bzw. in verschiedener Form in den Verkehr gebracht werden.
Die verschiedenen Möglichkeiten zur Biomethanaufbereitung (ADLER et al., 2014)
Bio-CNG
CNG bedeutet “compressed natural gas”, also komprimiertes Erdgas. CNG ist bereits jetzt ein bekannter Kraftstoff, den man an nahezu 1.000 Tankstellen in Deutschland beziehen kann. Es handelt sich dabei um Erdgas bzw. Biomethan, welches an der Tankstelle auf 200 bar verdichtet wird. Anschließend kann es sehr einfach und mit ähnlichen Tankzeiten, wie man es von Benzinern oder Diesel-Pkw kennt, getankt werden. CNG gibt es sowohl auf Basis von Erdgas, als Gemisch mit Biomethan und als reines Biomethan zu bekommen. Durch die sauberere Verbrennung von Methan im Vergleich zu Benzin, emittiert CNG auf Basis von fossilem Erdgas bereits 70% weniger Stickoxide, 90 % weniger Feinstaub und bereits 20 % weniger CO2 als ein vergleichbarer Benziner (MILOJEVIĆ und PESIC, 2015). Dies wird bedingt durch die sauberere Verbrennung von Methan im Vergleich zu Benzin.
Wenn man das CNG als Gemisch von fossilem Erdgas und Biomethan bezieht, dann ist die CO2-Bilanz des Kraftstoffs je nach Biomethananteil nahezu null (Richtlinie 2009/28/EG, 2009). Wird nur das Biomethan der revis bioenergy eingesetzt, welches vollständig aus Wirtschaftsdüngern gewonnen wird, dann ist die CO2-Bilanz des Pkw sogar negativ. Dies bedeutet, dass in der Herstellung des Kraftstoffes mehr Kohlendioxid eingespart wird, als durch den Verbrauch des Kraftstoffes emittiert wird.
Bio-LNG
LNG bedeutet „liquefied natural gas”, also verflüssigtes Erdgas. LNG ist ein Kraftstoff, welcher sowohl verdichtet als auch auf -162°C hinabgekühlt wird (KALINA und GROBARCIKOVA, 2014). Dadurch erhöht sich im Vergleich zum CNG die Energiedichte, wobei der Raumbedarf und der Zeitbedarf für die Betankung unangetastet bleibt. LNG eignet sich vor allem als Kraftstoff für den Schwerlastverkehr, welcher bereits jetzt erfolgreich eingesetzt wird (PÄÄKKÖNEN et al., 2019). Die deutlich besseren Eigenschaften in der Nutzung im Vergleich zu herkömmlichen flüssigen Kraftstoffen unterscheiden sich nicht vom CNG. So emittiert auch das LNG deutlich weniger Stickoxide und Feinstaub, und auch bei einem Einsatz von fossilem LNG werden die CO2-Emissionen deutlich reduziert (LEV-ON, 2015). Bereits jetzt wird LNG auch in der Schifffahrt eingesetzt, so durchquert seit Anfang 2018 die AIDAnova als erstes Kreuzfahrtschiff rein auf LNG-Basis erfolgreich durch die Weltmeere.
Laut einer Studie der Deutschen Energie Agentur (dena) kann Bio-LNG, welches also aus Biomethan aus biogenen Herstellungsprozessen besteht, durch die CO2-einsparenden Eigenschaften somit einen großen Beitrag zum Erreichen der Emissionsreduktion in dem Verkehrssektor beitragen (EDEL et al., 2019). Dies gilt vor allem für jene Bereiche, welche durch eine Elektrifizierung nicht erschlossen werden können (PÄÄKKÖNEN et al., 2019). Durch die Distribution über das Erdgasnetz zu einer zentralen Verflüssigung kann das Biomethan dahin transportiert werden, wo ein große Nachfrage nach diesem Biokraftstoff für den Schwerlastverkehr vorliegt (EDEL et al., 2019). Dies reduziert auch sonst notwendige Transporte von Kraftstoffen über weite Entfernungen zu den Tankstellen.
Bild unten: Ein LNG-Lkw beim Betankungsvorgang (GALILEO TECHNOLOGIES S.A., 2019)
Bio-LNG Vor-Ort verflüssigt
Neben der Möglichkeit des Einleitens des Biomethans in das Erdgasnetz, soll ein Teil direkt vor Ort zu Bio-LNG verflüssigt werden. Durch diesen Prozess wird ein wichtiger Teil der Wertschöpfungskette in der Region gehalten. Des Weiteren kann das Bio-LNG in der Region selbst als Kraftstoff vermarktet werden. Auch die Nutzung des vor Ort hergestellten Bio-LNG in den Lkw, welche die Transportleistungen rund um die Anlagen am c-Port übernehmen, ist geplant.
Lastwagen auf LNG-Basis zeichnen sich durch eine niedrige Emittierung von Stickoxiden, Feinstaub und Schwefel (bis 95 % weniger im Vergleich zu Diesel) aus. Ein weiterer wichtiger Punkt ist die Reduktion von Lärm, dieser wird im Vergleich zu einem konventionellen Diesel-Lkw um bis zu 50 % reduziert. In Kombination mit der CO2-Reduktion ergibt dies eine der mordernsten, fortschrittlichsten und umweltfreundlichsten Fahrzeugflotten, die es aktuell in Europa gibt. Durch den LNG-beschrieben Einsatz dieser Lkw auch vor Ort, profitieren auch die Anwohner von Friesoythe und Saterland von dem Vor-Ort hergestellten Kraftstoff Bio-LNG.
Die nächste Abbildung zeigt die spezifischen Treibhausgasemissionen verschiedener Biokraftstoffe. Hier werden die Standardwerte aus der Europäischen Richtlinie zur Etablierung von Erneuerbaren Kraftstoffen aufgeführt. Biokraftstoffe müssen eine bestimmte Treibhausgasminimierung erreichen, damit sie als Biokraftstoffe eingesetzt werden können. Wie zu erkennen ist, erreichen konventionelle Kraftstoffe diese Mindesteinsparung nicht. Lediglich Biomethan ist in der Lage, diese Bestimmungen einzuhalten. Das bedeutet, dass mit unserem Biomethan ein wichtiger Beitrag zum Erreichen der Klimaziele im Verkehrssektor geleistet werden kann.
Grafik unten: THG-Emissionen in gCO2e MJ-1 unterschiedlicher Biokraftstoffe auf Basis der Standardwerte aus dem Anhang VI der RED I zur Berechnung der THG-Emissionen (Richtlinie 2009/28/EG, 2009; REVIS, 2020)
Grünes Kohlendioxid
Üblicherweise werden Anlagen als CO2-neutral beschrieben, da angenommen wird, dass durch die Verbrennung von Biogas so viel CO2 emittiert wird, wie die zur Biogaserzeugung genutzten Pflanzen vorher gespeichert haben. Am c-Port gehen wir einen Schritt weiter. Bereits beschrieben wurde hier die Aufbereitung des Biogases auf Biomethanqualität. Dabei wird das im Biogas enthaltene CO2 ausgewaschen. Üblicherweise wird dieses bei vergleichbaren Biomethanaufbereitungsanlagen in die Luft emittiert. Dabei gilt auch dieses CO2 in der Betrachtung der Klimabilanz als neutrales CO2.
Wir werden dieses „grüne-CO2“, welches bei der Herstellung von Biogas nun als Nebenprodukt anfällt und aus Biomasse gewonnen wird, verflüssigen und in speziellen Tanks lagern. Die dabei erreichte und permanent überwachte Qualität entspricht Lebensmittelanforderungen. Es kann somit industriellen Prozessen zugeführt werden, wo grünes CO2 bislang fossil gewonnenes CO2 ersetzt. Durch die Nutzung des „grünen-CO2“ werden Emissionen vermieden, da die Gewinnung von fossilem CO2 mit der Emittierung von großen Mengen an Treibhausgasen verbunden ist (Richtlinie 2009/28/EG, 2009). Neben der industriellen Nutzung kann grünes CO2 in Verfahren zur Herstellung von erneuerbaren synthetischen Kraftstoffen eingesetzt werden.
Grüner Ammoniak
Ammoniak ist ein wertvolles Industriegas, welches in verschiedenen Bereichen zum Einsatz kommen kann. Weltweit wird Ammoniak genutzt, um über verschiedene Verfahren mineralischen Stickstoffdünger herzustellen. Meist ist die Herstellung von Ammoniak mit hohem energetischen Aufwand sowie mit damit einhergehenden hohen Emissionen von Treibhausgasen verbunden (DEUTSCHER BUNDESTAG, 2018).
In jüngster Zeit kommt Ammoniak mehrfach als ein weiterer alternativer Kraftstoff ins Gespräch der Verkehrswende (Zamfirescu und Dincer, 2008; Grinberg Dana et al., 2016). Ammoniak besitzt wichtige Eigenschaften, die dabei in den Fokus rücken: Es ist ein hervorragender kohlenstofffreier Energiespeicher, kann leicht verflüssigt werden und verfügt über eine hohe Energiedichte (Zhou et al., 2019). Dies macht grünes Ammoniak wertvoll für den Einsatz in Zero-Emission-Antrieben, die in den kommenden Jahren für die Schifffahrt entwickelt werden. Vorrausetzung ist dabei, dass die Gewinnung so effizient wie möglich mit niedrigen Emissionen einhergeht.
Ebenso lässt sich daraus nachhaltiger Dünger herstellen, was zur Sicherung der globalen Nahrungsmittelproduktion beiträgt. Ammoniak kann aber auch in stationäre Energieversorgungssysteme eingespeist werden, dabei bilden die neuen Ammoniak-Technologien einen Schlüssel für die Bewältigung der künftigen gesellschaftlichen Herausforderungen, wie zum Beispiel Bereitstellung von CO2 neutralen Kraftstoffen (Kruth, 2019). Ein weiteres Ziel sei, die in der Region entstehenden High-Tech-Lösungen weltweit zu exportieren. (Kruth, 2019)
In den geplanten Anlagen der revis wird Ammoniak durch die Vergärung freigesetzt. Durch verschiedene technische Verfahren wird es aus den Gasströmen ausgewaschen, aufgereinigt und anschließend vermarktet.
Gärrestpellet
Durch diverse fest-flüssig Trennungen, sowie die Verdampfung und Pelletierung wird ein Gärrestpellet gewonnen. Dieses Pellet wird in der thermischen Verwertung eingesetzt.Diese Pellets sind nahezu geruchslos und können nun in dieser transportwürdigen Form mittels Lkw oder in Zukunft mit dem Schiff in Regionen transportiert werden, wo Nährstoffe in den Böden fehlen. Durch den Entzug des Wassers sowie die hohen Konzentrationen an Nährstoffen, hat der Pellet damit einen großen Vorteil gegenüber der Verbringung von Wirtschaftsdüngern in Rohform. Dies hat eine Entlastung der Verkehrsrouten zur Folge, was als eindeutige positive Entwicklung bewertet werden kann.
Bild unten: Als Brennstoff wird fester und geruchsneutraler Gärrest in Pelletform produziert (Quelle: Schierenbeck)
Einleitfähiges Wasser
Ein zentrales Element der Anlagen ist die Behandlung des Gärrestes, vor allem der Entzug des Wassers aus diesem. Dazu wird der Gärrest durch verschiedene Prozesseinheiten in seine festen und flüssigen Bestandteile getrennt. Die flüssige Phase wird anschließend verdampft, sodass ein Destillat übrigbleibt, welches frei von jeglichen wassergefährdenden Rückständen ist. Weitere Filtrations- und Überwachungseinheiten sorgen dafür, dass das aufgereinigte Prozesswasser zur Einleitung in die Sagter Ems den Ansprüchen entspricht, welche die Wasserrahmenrichtlinie sowie unabhängig Gutachten von Dritten formulieren. Es erfolgt keine Einleitung von ungereinigtem Prozesswassern in jegliche Gewässer der Region.
