RAPTOR^® Prozess – von der organischen Substanz zur Leistung

RAPTOR^® steht für RAPid Transformation of Organic Residues. Es handelt sich um einen robusten anaeroben Flüssigzustand-Gärungsprozess, der nahezu alle organischen Rückstände (Abfälle) oder Energiepflanzen (Substrate) in Biogas, „grünen“ Strom, erneuerbares Erdgas (RNG) oder Wärme umwandelt.

Der Prozess besteht aus einer verbesserten Vorbehandlung, gefolgt von einer mehrstufigen biologischen Fermentation, und beinhaltet typischerweise die Gärrestaufbereitung, die Biogasaufbereitung und die Verwertung.

Organic Power

Vega Baja, Puerto Rico

Stormfisher Environmental

London, Ontario, Kanada

Quantum Biopower

Southington, USA

Van Remoortel REMO-FRIT

Verrebroek, Belgien

RAPTOR^® A Complete Waste-to-energy Solution

Eine RAPTOR^®-Anlage ist eine Gesamtlösung, von der Logistik für die Aufnahme und Handhabung organischer Abfälle bis hin zur Produktion „grüner“ Energieformen.

Die Detailkonstruktion der RAPTOR^®-Systeme von GWE ist stets an die spezifischen Anforderungen der drei wichtigsten Anwendungsbereiche angepasst:

• Industrie;
• Landwirtschaft;
• Kommunal.

Wie kann das RAPTOR^®-System Ihrem Unternehmen zugutekommen?

• Kann Ihr bestehendes Unternehmen nachhaltiger und weniger abhängig von fossilen Brennstoffen machen;
• Es handelt sich um eine Komplettlösung, die die Abfallannahme, die Gärrestaufbereitung, die Biogasaufbereitung und -nutzung umfasst und nicht nur eine anaerobe Vergärungsanlage;
• Die Designs werden für Ihre Anwendung und spezifische organische Abfallströme optimiert;
• Durch die flexible und anpassungsfähige Prozessanwendung des RAPTOR^® können die Bio-Rohstoffe modifiziert werden;
• Verwandelt Ihre Abfälle effektiv in profitable Produkte;
• Die GWE-Steuersoftware ermöglicht die Fernüberwachung der Anlage für einen reibungslosen Betrieb und eine ununterbrochene Verarbeitung;
• Fester Gärrest kann als landwirtschaftlicher Dünger oder Kompost verkauft werden, für einen zusätzlichen Return on Investment.

Eingangslogistik und Vorverarbeitung von Abfällen

Geeignete Substrate können in Form von flüssigen Schlämmen oder nassen festen Rückständen sein. Der Prozess in einer RAPTOR^®-Anlage beginnt immer mit einer Annahmeeinrichtung, zu der Flüssiglagertanks und Behälter für feste organische Abfälle, Tanks, Bunker oder Silos gehören. Festes organisches Futtermittel wird mehr oder weniger kontinuierlich aus den Annahme- und Lagerbehältern entnommen und in die Vorverarbeitungsanlagen transportiert.

Je nach Art der zu verarbeitenden Substrate werden verschiedene Ansätze zur Vorbehandlung und Auflösung der Abfälle verfolgt. Einfache, nicht kontaminierte Materialien können in einer Schnellmischvorrichtung vorbereitet werden, die aus einem Trichter mit einem robusten Doppelwellen-Scheibenbrecher, einem Flüssigkeitseinlassrohr und einer Schlammabsaugpumpe besteht. In einer GWE-Empfangsgrube und Dekontaminationsanlage können große Mengen kontaminierter Abfälle verarbeitet werden, um Metalle, Kunststoffe und Kartonagen zu entfernen, die nicht für die Vergärung geeignet sind. Flüssigkeit (flüssige Abfälle, sauberes Wasser oder recyceltes Endabwasser) wird in einer geeigneten Menge zugegeben, um die organischen Feststoffe in eine flüssige Gülle von überschaubarer Konsistenz umzuwandeln.

Die richtige Mischung der Substrate ist der Schlüssel zum erfolgreichen Betrieb einer RAPTOR^®-Anlage bei der Behandlung von Abfällen aus verschiedenen Quellen. Das dekontaminierte und zerkleinerte, gemischte Material wird dann in einen oder mehrere Lagertanks zur Lagerung vor dem Aufschluß geleitet.

Vorbehandlung für eine schnelle Vergärung

Für eine höchstmögliche Umwandlungseffizienz von Abfallstoffen in Biogas in der Vergärungsstufe müssen die organischen Rohstoffe vorbehandelt werden. Die RAPTOR^®-Anlage von GWE kann einen oder mehrere der Vorbehandlungsschritte beinhalten, die auf der Grundlage der Zusammensetzung Ihrer rohen organischen Abfälle ausgewählt werden. Mögliche Vorbehandlungstechnologien sind unter anderem:

• Enzymatische Vorbehandlung
  Wenn spezifische (halb-)cellulosische Substrate in den Abfallrohstoffen vorhanden sind, ist die richtige Vorbehandlung ein Hochtemperatur-Enzymreaktor. Diese enzymatische Hochtemperaturbehandlung löst organische Stoffe vor der Fermentation und erhöht die Fermentationsgeschwindigkeit insgesamt.
• Chemische Vorbehandlung
  In einigen Fällen wird diese milde Lauge bei erhöhter Temperatur angewendet. Ziel ist es, schwer verdauliche Polysaccharide und Proteine teilweise zu hydrolisieren und die Biogasausbeute im Anaerobreaktor zu erhöhen.
• Thermische Vorbehandlung
  Bei einigen Abfallarten ist manchmal eine Erwärmung der Abfallschlämme zur Hygienisierung erforderlich, z.B. wenn sie aus der Tierfutterindustrie stammen. Die thermische Vorbehandlung ermöglicht die Denaturierung von Proteinen und die Zellautolyse. Es wird in Kombination mit einer enzymatischen, chemischen oder mechanischen Vorbehandlung eingesetzt.
• Biologische Vorbehandlung
  Das am häufigsten angewandte Vorbehandlungsverfahren ist der GWE Thermophilic Acidification Reactor (TAR). Der TAR verbessert die Verdaulichkeit vieler organischer Substrate durch partielle Löslichkeit von Feststoffen, geringe pH-induzierte Protein-Denaturierung und Polysaccharid-Hydrolyse und wird in Anwendungen eingesetzt, die hauptsächlich vor und nach dem Verbrauch Lebensmittelabfälle, Gülle und Rückstände aus der Lebensmittelproduktion/-verarbeitung enthalten.
• Mechanische Vorbehandlung
  Die mechanische Vorbehandlung ist in den meisten RAPTOR^®-Systemen enthalten, entweder in Form einer Zerkleinerung über eine Hammermühle oder im POWERPULPER™-System von GWE, einem leistungsstarken, mit einer Schneidepumpe ausgestatteten Aufschluss, das Grobgut in eine gleichmäßige Maische verwandelt. Die mechanische Behandlung, einschließlich Aufschließen und Zerkleinern, soll die Oberfläche der für die Faulung offenen Abfälle vergrößern, Schalen, Schalen und andere Beschichtungen auf den Abfällen entfernen und mit dem Abbau der Abfallstruktur beginnen, um die Faulung des Materials zu beschleunigen.

Schnelle anaerobe Vergärung

Der entsprechend vorbehandelte und gemischte organische Abfallschlamm wird anschließend kontrolliert in GWE ANAMIX™ Faulbehälter überführt. Da der Feststoffaufschluss bei hohen Temperaturen doppelt so schnell erfolgt wie bei niedrigen Temperaturen, wird in der Regel ein thermophiler Aufschluss (50-55°C) bevorzugt. Ausgenommen hiervon sind Anwendungen mit stickstoffreichen organischen Abfällen, die eine Zwischentemperatur oder einen mesophilen Abbau bei 35-40°C erfordern können.

Unsere Standard-Fermenter ANAMIX™ verwenden energieeffiziente und wartungsarme mechanische Mischsysteme in Form eines großen Top-Entry-Mischers und sind in Größen bis zu 3,2 MG (12.000 m3) erhältlich. Je nach Anwendung kann eine optionale Ausrüstung erforderlich sein, um eine optimale Leistung zu gewährleisten. Mögliche Extras sind ein Schaumbrechergebläse, eine Schwimmschlammvermischung oder ein (geneigter) unterer Sandfang.

Kundenspezifische Reaktorkonfigurationen können je nach Kundenwunsch und lokaler Situation ebenfalls eingesetzt werden.

Die RAPTOR^®-Tanks sind immer vollständig isoliert und werden extern erwärmt, indem der Fermenterinhalt über einen einzigartigen Wärmetauscher recycelt wird.

Je nach Art und Beschaffenheit der als Ausgangsmaterial eingesetzten organischen Abfälle können in RAPTOR^®-Anlagen Biogasproduktionsraten von bis zu 6,3 Nm3/Tag Biogas für jeden Kubikmeter Fermentervolumen erzielt werden.

Der Reaktorgärrest ANAMIX™ wird in der Regel in einer Zentrifuge oder Schlammpresse zur Trennung der unverdaulichen Feststoffe (Nassschlammkuchen) behandelt, was sich ideal als Düngemittel in der Landwirtschaft eignet. Auf Anfrage sind auch Schlammtrocknungs- und Granuliersysteme erhältlich, wenn eine Weiterverarbeitung erforderlich ist.

Der verbleibende flüssige Gärrest stellt einen kleinen Abwasserstrom dar und wird oft durch Recycling verwaltet, um dem frischen festen Abfall in den Vorbehandlungsphasen hinzuzufügen, in eine TAR-Vorbehandlungseinheit zurückgeführt, in einer herkömmlichen aeroben Kläranlage vor der Kanaleinleitung entsorgt oder in einer kompletten, dedizierten Null-Entsorgungs-Kläranlage behandelt, die RO-Konzentration und Verdampfung beinhaltet. Bei landwirtschaftlichen RAPTOR^® wird das Gärreste in der Regel gelagert und in der entsprechenden Jahreszeit als Flüssigdünger auf die Felder ausgebracht.

Wie kann RAPTOR^® den Kommunen zugute kommen?

Der RAPTOR^®-Prozess für OFMSW und quellgetrennte organische Stoffe (SSO)

RAPTOR^® wandelt den organischen Anteil von Siedlungsabfällen (OFMSW) und/oder Source Separated Organics (SSO) effizient in wertvollen Strom und Wärme oder erneuerbares Erdgas (Biomethan) um.

Die Umleitung von organischen Abfällen aus den Gemeinden und Unternehmen von der Deponie trägt dazu bei, die Lebensdauer solcher Deponien zu verlängern und den Bedarf an neuen Deponien zu reduzieren. Da es sich um einen geschlossenen Prozess handelt, führt er auch zu einer stärkeren Reduzierung der Treibhausgasemissionen als eine Deponie oder ein Kompostierungsbetrieb, bei dem keine der beiden die Kontrolle über die Methan- und Kohlendioxidemissionen haben.

• Die allgemeine Nachhaltigkeit der Region wird verbessert, nachdem eine erneuerbare Energiequelle wie RAPTOR^® entwickelt wurde;
• Die anaerobe Vergärung mittels RAPTOR^® trägt zu einer deutlichen Reduzierung der Treibhausgase und zur Einsparung fossiler Brennstoffe bei;
• Es handelt sich um eine komplette Anlage zur energetischen Verwertung von organischen Abfällen, einschließlich der Entsorgung aller Endprodukte und Reststoffe, die eine einfache Implementierung in enger Zusammenarbeit mit der GWE ermöglicht;
• Die GWE-Steuerungssoftware ermöglicht die Fernüberwachung der Anlage für einen reibungslosen Betrieb und eine unterbrechungsfreie Stromversorgung bei Regen oder Sonnenschein, bei Tag und Nacht. Andere Methoden der erneuerbaren Energien wie Wind oder Sonne werden durch Tageszeit, Wetter und andere Faktoren beeinflusst, die keinen Einfluss auf RAPTOR^® haben;
• Der Gärrest kann als landwirtschaftlicher Dünger oder Kompost verwendet werden und bietet einen zusätzlichen Wert aus dem Abfall.

Biogasnutzung – Ökostrom und Fahrzeugkraftstoff aus dem RAPTOR^®-Prozess

Das im RAPTOR^®-Prozess erzeugte Biogas wird mit den Systemen SULFURIX™ und GASODRIX™ von GWE entschwefelt und teilweise getrocknet und typischerweise in einer Blockheizkraftwerk (BHKW) zur Ökostromerzeugung eingesetzt oder zur Entfernung von Kohlendioxid weiterverarbeitet und zu erneuerbarem Erdgas (Biomethan) aufbereitet.

Staatliche Beihilfen in Form von Zuschüssen, zinsgünstigen Darlehen oder geregelten Mindestpreisen für Strom aus erneuerbaren Quellen, die an das öffentliche Netz verkauft werden, stehen oft aus lokalen, regionalen und bundesstaatlichen Quellen zur Verfügung, um die Stromerzeugung oder Biomethan-Produktion zu einer wirtschaftlich attraktiven Anwendung des Biogases zu machen. Die GWE kann oft bei der Identifizierung und Entwicklung von Anwendungen für solche Anreize helfen.

Industrien und Anwendungen: Lebensmittelabfälle (quellentrennte organische Abfälle); Rückstände aus der Agrarindustrie (Rübenschnitzel, Tapiokapulpe, Zuckerrübenabfälle, Zwiebelverarbeitungsabfälle, Gemüse-/Kartoffelabfälle); industrielle Rückstände (Brauereiabfälle, Lebensmittelabfälle, Klärschlamm); Energiepflanzen (Maissilage, verschiedene Gräser, Algen).

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