Berlin, Techn. Universiẗat, Diss., 1998.

Hamburg, Techn. Universiẗat, Diss., 2007.

Zugl.: Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2009

Zugl.: Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2009

Die folgende Arbeit beschreibt Potentiale und Risiken der Nutzung industrieller Abprodukte am Beispiel des Apfeltrester – einem Pressrückstand der Apfelsaftgewinnung. Dieser spielt aus finanzieller und ökologischer Sicht als Abprodukt eine steigende Rolle bei der Biogassynthese. Dabei werden die Ergebnisse des vorangegangenen Fachpraktikums vorgestellt und diskutiert. Darauf aufbauend wurden Thesen erstellt und anhand ermittelter Messwerte sowie der Literatur verifiziert. Schlussendlich werden in einer Wirtschaftlichkeitsrechnung Kosten von Bezug, Lagerung und Beschickung den Gewinnen aus der Einspeisevergütung gegenüber gestellt. Es konnte gezeigt werden, dass Apfeltrester unter Laborbedingungen nicht die befürchtete Übersäuerung des anaeroben Abbauprozesses zur Folge hatte, sondern unter vergleichbaren Erträgen mit leicht höherer Sicherheit zur Maissilage bis zu einem gewissen Anteil zu Maissilage und Stallgülle zugesetzt werden kann. / Due to the increasing ecological and financial importance of industrial waste products in the recovery of biogas the following thesis describes potentials and risks of the usage of one of these products using apple pomace – the filter cake of the apple juice production. Thereby the issues of the three-month practical course in the LHL Eichhof, a laboratory in middle Germany, are shown and discussed. As conclusion several theses are given and verified with help of the taken measurements and scientific literature. At the end an economical calculation compares the present costs of purchase, storage and processing with the proceeds of the reimbursement by the german renewable energy sources act (EEG). Against the misgiving that apple pomace could decrease the pH-value to an unacceptable level for the anaerobic decomposition process the fermentation of this product gets a comparable output even with a little more reliability compared to corn silage when added up to a defined level to corn silage and slurry.

Rückstände wie Filterstäube, Schlämme und Schlacken sind der Zusammensetzung nach den Alumosilikatgläsern zuzuordnen, besitzen aber in der Regel einen hohen Eisengehalt. Schmelzen dieser Stoffe besitzen eine niedrige Viskosität und zeigen eine sehr hohe Neigung zur Kristallisation. Glasige Erzeugnisse aus Recyclingschmelzen kann man durch Kristallisation in Glaskeramik überführen. Geschmolzene Schlacken und Aschen kristallisieren meist sehr schnell während der Abkühlung, so dass bei der Herstellung von Schlackenkeramik, die die Zielstellung der Arbeit ist, für die Produkte größtenteils keine thermische Nachbehandlung erforderlich ist. Die Anwesenheit der färbenden Oxide, wie Eisen-, Chrom-, Manganoxide u.a. tragen dazu bei, dass die Glaserzeugnisse schwarz bis dunkelgrün aussehen. Um die Einsatzmöglichkeiten und die Qualität der vorliegenden Produkte noch weiter zu verbessern, werden verschiedene Nachbehandlungs- und Oberflächenveredlungsverfahren auf ihre Anwendbarkeit untersucht. Die folgenden Punkte stehen im Vordergrund der Untersuchung: Mattierung der Oberflächen durch partielle Kristallisation, Modifizierung der chemischen Eigenschaften und Beschichtung mit farbigen Überzügen. Zur grundlegenden Charakterisierung der Gläser werden Untersuchungen der ausgewählten Eigenschaften vorgenommen. Nach Ermittlung charakteristischer Temperaturen für die Kristallisation werden Glasproben durch eine Temperaturbehandlung zur Kristallisation gebracht. Die entstandenen Kristallphasen wurden mittels röntgendiffraktometrischer Untersuchungen qualitativ und quantitativ charakterisiert.

Universiẗat, Diss., 2000--München.

Rückstände wie Filterstäube, Schlämme und Schlacken sind der Zusammensetzung nach den Alumosilikatgläsern zuzuordnen, besitzen aber in der Regel einen hohen Eisengehalt. Schmelzen dieser Stoffe besitzen eine niedrige Viskosität und zeigen eine sehr hohe Neigung zur Kristallisation. Glasige Erzeugnisse aus Recyclingschmelzen kann man durch Kristallisation in Glaskeramik überführen. Geschmolzene Schlacken und Aschen kristallisieren meist sehr schnell während der Abkühlung, so dass bei der Herstellung von Schlackenkeramik, die die Zielstellung der Arbeit ist, für die Produkte größtenteils keine thermische Nachbehandlung erforderlich ist. Die Anwesenheit der färbenden Oxide, wie Eisen-, Chrom-, Manganoxide u.a. tragen dazu bei, dass die Glaserzeugnisse schwarz bis dunkelgrün aussehen. Um die Einsatzmöglichkeiten und die Qualität der vorliegenden Produkte noch weiter zu verbessern, werden verschiedene Nachbehandlungs- und Oberflächenveredlungsverfahren auf ihre Anwendbarkeit untersucht. Die folgenden Punkte stehen im Vordergrund der Untersuchung: Mattierung der Oberflächen durch partielle Kristallisation, Modifizierung der chemischen Eigenschaften und Beschichtung mit farbigen Überzügen. Zur grundlegenden Charakterisierung der Gläser werden Untersuchungen der ausgewählten Eigenschaften vorgenommen. Nach Ermittlung charakteristischer Temperaturen für die Kristallisation werden Glasproben durch eine Temperaturbehandlung zur Kristallisation gebracht. Die entstandenen Kristallphasen wurden mittels röntgendiffraktometrischer Untersuchungen qualitativ und quantitativ charakterisiert.

Bei der Herstellung von direkt reduziertem Eisen im Midrex-Direktreduktionsprozess fallen zahlreiche eisenhaltige, feinkörnige Hüttenreststoffe an. Um eine Deponierung der Reststoffe zu vermeiden wurden zwei verschiedene Varianten zur Aufbereitung dieser Reststoffe durch Brikettierung anhand von Laborversuchen erprobt und hinsichtlich ihrer resultierenden Eigenschaften bewertet. Variante I umfasst die Brikettierung der Reststoffe zum erneuten Einsatz als Ausgangsmaterial im Midrex-Direktreduktionsprozess. Variante II untersucht die Einbindung der Reststoffe bei der ohnehin stattfindenen Heißbrikettierung der reduzierten Pellets zu heiß brikettiertem Eisen (HBI). Die vorliegende Arbeit zeigt für beide Varianten, dass mit geeigneten Mischungszusammensetzungen und Brikettierbedingungen Briketts mit ausreichenden mechanischen, thermischen und metallurgischen Eigenschaften hergestellt werden können. Die zugrunde liegenden Bindemechanismen werden anhand von optischer Mikroskopie, Vickershärtebestimmungen und REM/EDX-Untersuchungen qualitativ beurteilt.:1 Einleitung 2 Stand der Technik 2.1 Direktreduktion, Midrex-Prozess und Reststoffproblematik 2.2 Agglomeration von eisenhaltigen Reststoffen und Feinerzen 2.2.1 Brikettierung von Hüttenreststoffen aus dem Midrex-Prozess 2.2.2 Brikettierung von Reststoffen aus dem Hochofen 2.2.3 Aufbauagglomeration von Feinerzen 2.2.4 Sintern von Feinerzen 2.2.5 Auswahl einer geeigneten Agglomerationsmethode 2.2.6 Anforderungen an die Briketts für den Einsatz im Midrex-Prozess 2.2.7 Anforderungen an HBI-Briketts 2.3 Zielstellung 3 Anwendungsbezogene Grundlagen 3.1 Bindemechanismen 3.2 Pressverdichtung 3.3 Bindemittel 3.3.1 Vorbemerkungen 3.3.2 Bentonit 3.3.3 Stärke und Cellulose 3.3.4 Sulfitablaugen 3.3.5 Zement 3.3.6 Löschkalk 4 Versuchsaufbau und Versuchsdurchführung 4.1 Charakterisierung des Einsatzmaterials und der Bindemittel 4.1.1 Hüttenreststoffe 4.1.2 Eisenerzpellets 4.1.3 DRI-Pellets 4.1.4 Bindemittel 4.2 Brikettierung mit Bindemittel 4.2.1 Statistische Versuchsplanung 4.2.2 Mischen 4.2.3 Vorwärmen 4.2.4 Brikettieren 4.2.5 Aushärten und Lagerung 4.2.6 Mechanische und metallurgische Beurteilung der Briketts 4.3 Heißbrikettierung 4.3.1 Mischen 4.3.2 Aufheizen 4.3.3 Brikettieren 4.3.4 Beurteilung der Briketteigenschaften 4.4 Betrachtung der Bindemechanismen 5 Ergebnisse und Diskussion 5.1 Brikettierung der Reststoffmischung mit Bindemitteln (Variante I a) 5.1.1 Mechanische Eigenschaften der Briketts 5.1.2 Metallurgische Eigenschaften der Briketts 5.1.3 Chemische Eigenschaften der Reststoffbriketts mit Bindemittel 5.1.4 Zusammenfassung Brikettierung mit Bindemitteln 5.2 Heißbrikettierung der Reststoffmischung (Variante I b) 5.2.1 Einfluss der Mischungszusammensetzung 5.2.2 Einfluss der Pressbedingungen 5.2.3 Mikroskopische Betrachtung 5.2.4 Zusammenfassung Heißbrikettierung der Reststoffmischung 5.3 Gemeinsame Brikettierung der Reststoffmischung mit DRI-Pellets (Variante II) 5.3.1 Einfluss der Reststoffmischung auf die HBI Qualität 5.3.2 Einfluss der Pressbedingungen (Vorwärmtemperatur, Pressdruck) 5.3.3 Mikroskopische Betrachtung 5.3.4 Zusammenfassung Brikettierung Reststoffmischung mit DRI-Pellets 5.4 Beurteilung der Methoden zur Klärung der Bindemechanismen 5.5 Vergleichende Beurteilung der verschiedenen Verwertungsvarianten 6 Zusammenfassung und Ausblick 7 Literaturverzeichnis Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Abkürzungs- und Symbolverzeichnis Anhang

Der Ausbau von erneuerbaren Energien ist ein wesentlicher Baustein auf dem Weg zu einer nachhaltigen und sicheren Energieversorgung und zur Minderung von Treibhausgasemissionen. Auf europäischer und nationaler Ebene hat sich die Bundesregierung zur Umsetzung einer Reihe von energie- und klimapolitischen Zielen verpflichtet. Der Anteil von erneuerbaren Energien soll bis zum Jahr 2020 auf mindestens 18 Prozent und im Verkehrssektor auf mindestens 10 Prozent des Endenergieverbrauchs steigen. Bioenergie und Biokraftstoffe spielen hier eine wichtige Rolle. Um die gesellschaftliche Akzeptanz für den Ausbau von Bioenergie sicherzustellen, muss die Nutzung von Biomasse nachhaltig erfolgen. Im Bereich Bioenergie sind die europaweite zügige Umsetzung der Nachhaltigkeitsanforderungen für Biokraftstoffe und flüssige Biobrennstoffe sowie deren kontinuierliche Weiterentwicklung im Lichte neuer wissenschaftlicher Erkenntnisse wichtig. Die Nutzung von – bislang ungenutzten – Rest- und Abfallstoffen im Bereich Biokraftstoffe bietet Vorteile: eine günstigere Klimabilanz sowie die Vermeidung von Nutzungskonkurrenzen und indirekten Landnutzungsänderungen. Stroh gehört zu den Reststoffen mit dem größten bislang ungenutzten Potenzial: In Deutschland fallen im langjährigen Durchschnitt insgesamt rund 30 Millionen Tonnen Getreidestroh pro Jahr an, wenngleich die Verfügbarkeit sich in den Regionen unterscheidet und vereinzelt regionale Knappheiten auftreten können. Ein Großteil des Getreidestrohs ist noch ungenutzt und bietet eine große Chance für die energetische Nutzung. Aus diesem Grund wird die Mobilisierung dieser Ressourcen von der Bundesregierung unterstützt, unter anderem durch die doppelte Gewichtung von Biokraftstoffen, die aus Reststoffen wie Stroh produziert werden. Die nachfolgenden Beiträge sollen weitergehende Informationen über landwirtschaftliche Reststoffe (Potenzial nachhaltig verfügbarer Reststoffe, Strohnutzungskonzepte, ökonomische Aspekte) vermitteln.