Aufbereitung Flashcards
Welcher Methode bedient man sich, um Maishäcksel von einem Erntezeitpunkt bis zum nächsten für die Nutzung in Biogasanlagen zu lagern? Beschreiben Sie kurz die Vorgehensweise!
Der Mais für die in Deutschland übliche Ganzpflanzennutzung wird mit Feldhäckslern geerntet.
Der erste Aufbereitungsschritt, die Zerkleinerung, ist in die Ernte integriert. Dies ist bei Ganzpflanzennutzung eine oft übliche, da effektive, Methode. Die Zerkleinerung führt zu einem schüttfähigen Produkt, das sich zwar gut transportieren und aufhäufen lässt, aber durch seine große spezifische Oberfläche nicht mehr ohne weitere Behandlung lagern lässt.
An den freigelegten Schnittflächen greifen allgegenwärtige Mikroorganismen, die beim Ernten unweigerlich überall im Gut verteilt werden, die verfügbaren leichtabbaubaren Stoffe an und führen aufgrund Sauerstoffmangels innerhalb des Materials zu Fäulnis und im Extremfall zum Totalverlust.
Die Lagerfähigkeit des Maishäcksels wird mit einem biochemischen Prozess erreicht, der mit relativ wenig Aufwand und hohem Effekt praktisch umgesetzt wird: Die Silierung.
Das Prinzip besteht darin, ein geeignetes Gut schnell unter Luftabschluss zu bringen. Das zu silierende Gut wird mit Hilfe von Maschinen verdichtet hauptsächlich in Fahrsilos eingebaut. Die Oberfläche wird mit Folie abgedeckt.
Milchsäurebakterien wandeln dann Zucker in Milch- und Essigsäure um. Die Milchsäure senkt den pH-Wert auf Werte von 4,5 und stabilisiert das Material biochemisch, d.h. das Wachstum unerwünschter Bakterien (Fäulnis) wird stark reduziert.
Bei Mais mit seinem relativ geringen Zuckergehalt und unterschiedlichen Wassergehalten (Anwelkgrad) ist die Silierung ein Prozess, der Erfahrung und Verständnis erfordert. Nur dann können Rohstoffverluste während der Lagerung minimiert werden.
Welcher Teil der Pflanze wird bei Raps zur Erzeugung eines Energieträgers genutzt?
Nur der Samen
Welchen prinzipiellen Vorteil besitzt die Ölpalme gegenüber Raps, Lein und Sonnenblumen?
ausdauernd, nicht einjährig
Welche prinzipiellen Vorteile besitzt Zuckerrohr gegenüber Zuckerrüben?
Während Zuckerrohr bis zu achtmal durch Neuausschlag ohne neues Stecken geerntet werden kann, müssen Kartoffeln und Rüben nach jeder Ernte neu angepflanzt bzw. ausgesät werden.
Der Anbau von Zuckerrüben ist besonders anspruchsvoll und aufwändig. Sie ist nicht eigenverträglich und kann somit nicht zweimal hintereinander auf der gleichen Fläche angebaut werden.
Was ist eine Kurzumtriebsplantage?
Kurzumtriebsplantagen (kurz: KUP; engl. short rotation coppice, kurz SRC) sind eine Art des intensiven Holzanbaus.
Man könnte sie auch als Baumfelder bezeichnen. Sie sind mit Baumarten bestockt, die die Besonderheit aufweisen, einen sogenannten Stockausschlag zur Reproduktion verlorener Pflanzenteile zu können. Darunter versteht man die Fähig- keit, dass z.B. ein abgeschnittener Baum aus dem Stock (Baumstumpf) aus „schlafenden Augen“ erneut austreibt, wie das Bild links zeigt. Dieser Effekt kann besonders nach einem Winterschnitt mit Beginn der folgenden Vegetationszeit beobachtet werden. In Mitteleuropa sind es Pappeln, Weiden und Robinien, die diese Fähigkeit besitzen und zugleich für den Anbau in Plantagen geeignet sind.
Welche Eigenschaft müssen Baumarten besitzen, um in KUP angebaut werden zu können?
Sie sind mit Baumarten bestockt, die die Besonderheit aufweisen, einen sogenannten Stockausschlag zur Reproduktion verlorener Pflanzenteile zu können.
Darunter versteht man die Fähig- keit, dass z.B. ein abgeschnittener Baum aus dem Stock (Baumstumpf) aus „schlafenden Augen“ erneut austreibt, wie das Bild links zeigt. Dieser Effekt kann besonders nach einem Winterschnitt mit Beginn der folgenden Vegetationszeit beobachtet werden. In Mitteleuropa sind es Pappeln, Weiden und Robinien, die diese Fähigkeit besitzen und zugleich für den Anbau in Plantagen geeignet sind.
Nennen und erläutern Sie die Vorteile, die eine KUP gegenüber einem Maisfeld zur Erzeugung von biogenen Primärrohstoffen besitzt!
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Worin besteht der Unterschied zwischen Trocknung und Lagerung von Biomassen!
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Diskutieren Sie die energetische Nutzung von Sekundärbiomassen im Vergleich mit Primärbiomassen!
In den vorhergehenden Abschnitten wurde eine Übersicht über Bereitstellung von Primärbiomassen für eine energetische Nutzung gegeben. Zusammenfassend kann man feststellen, dass Biomassen kein Ersatz für fossile Energieträger sein können. Selbst wenn ökologische Schäden durch Monokulturen und Einschränkungen der Nahrungsmittelproduktion hingenommen würden, könnten in Europa die benötigten Mengen an Primärbiomasse keinesfalls gewonnen werden. Fossile Energieträger können nur durch die Nutzung von Sonnenstrahlung, Windkraft und (mit Einschränkungen Wasser- kraft) substituiert werden. Für das damit nicht lösbare Problem der Versorgung ortsveränderlicher Verbraucher, vor allem von Fahrzeugen, müssen Lösungen auf Basis regenerativ erzeugter Elektroenergie entwickelt werden.
Im Kapitel 1 wurde im Zusammenhang mit den gesetzlichen Regelungen biogener Abfall erwähnt, der als Sekundärbio- masse bezeichnet werden soll. Das Kennzeichen dieser Ressourcen ist, dass sie im Zusammenhang mit anderen Verfahren bzw. Prozessen anfallen, die fast immer unverzichtbar sind. Ihr Entstehen ist rohstoffbedingt. Beispiele sind die Rinde von Bäumen oder die Schale von Nüssen. Biogene Abfälle gehören zu objektiv bedingt anfallenden und somit unvermeidbaren Abfällen. Deswegen ist es sowohl notwendig als auch sinnvoll, solche Stoffe als permanente Stoffströme einer optimalen Nutzung zuzuführen. Die energetische Nutzung kann vor allem für die biogenen Abfälle eine optimale Lösung sein, die als Gemische aus verschiedenen Komponenten, teilweise auch mit schwankenden Zusammensetzungen anfallen und für eine stoffliche Nutzung nicht oder nur eingeschränkt geeignet sind.
Die Nutzung biogener Abfälle als sekundäre Energierohstoffe ist ein wichtiger Beitrag zur effektiven Ressourcennutzung und nicht mit dem Anbau von Biomasse für die energetische Nutzung vergleichbar. Vielmehr ist es bei biogenen Abfällen mit signifikanten Anteilen an leichtabbaubarer Organik (=biologisch hochaktive Substanzen) so, dass mit deren Nutzung ein Beitrag zum Schutz der Umwelt geleistet wird. Der Grund ist, dass in der Natur keine großen Mengen solcher Stoffe an einem Ort und zur gleichen Zeit anfallen und die Natur deshalb keine Mechanismen entwickelt hat, damit umzugehen. Typisches Beispiel sind die schädlichen Auswirkungen von ungesicherten Deponien auf Grundwasser und Luft.
Eine Nutzung biogener Abfälle bringt einen zweifachen Nutzen: Gewinnung von Energie und Schutz der Umwelt, ohne, dass dafür zusätzlich Stoffe produziert werden mussten.
Kann durch den Anbau von Energiepflanzen eine signifikante Substitution von fossilen Energierohstoffen erreicht werden?
Nein.
Beschreiben Sie ein System, mit denen biogene Rohstoffe sowohl stofflich als auch energetisch optimal genutzt werden können! Welche Zielstellung(en) würden Sie dafür als entscheidend ansehen?
Einschub - Nutzungssystem für biogene Rohstoffe
Abb. 31
Nennen Sie 4 Beispiele für energetisch, eventuell auch stofflich und energetisch, nutzbare Sekundärbiomassen!
Klärschlamm, Bioabfall, Erntereste, Gülle
Erläutern Sie die Regeln zur Auswahl eines optimalen Nutzungsverfahrens (direkt als Energieträger, als Rohstoff zur Gewinnung eines Energieträgers) aus der stofflichen Zusammensetzung von Biomassen
Folgende der Orientierung dienende qualitative Regeln für die energetische Nutzung lauten:
- hoher Gehalt an leichtabbaubaren Stoffen (2 verschiedener Art -> Methangärung
- hoher Gehalt an Zucker und anderen einfachen Kohlehydraten -> Alkoholische Gärung
- hoher Gehalt an biogenen Fetten und Ölen -> Mischung mit a) oder chemisch-thermische Verwertung
- hoher Gehalt an Lignozellulose -> chemisch-thermische Verwertung
- hoher Wassergehalt -> Gärungen, wenn nicht durch Biomasse d) ausgeschlossen
Erläutern Sie, warum die sogenannte Eigenkompostierung eine Verschwendung von Ressourcen bedeuten kann!
Die gut gemeinte Möglichkeit, den Bioabfall über die sogenannte Eigenkompostierung (1 selbst zu entsorgen, hat sich als komplexer Fehler erwiesen. In einem Haushalt fallen so wenige Bioabfälle pro Zeiteinheit an, dass die Kompostierung nicht funktioniert. In erster Linie erreicht das Material nicht die für eine Abtötung von Keimen und Pflanzensamen nötige Temperatur von mehr als 70 °C. Solcher Kompost ist aus gärtnerischen und auch hygienischen Gründen unbrauchbar. Werden dagegen nur Gartenreste kompostiert, wie es „Eigenkompostierer“ machen, gelangt der größte und besonders energiereiche Teil des häuslichen Bioabfalls in der Restabfalltonne und geht damit als Sekundärbiomasse verloren.
Zwar kamen durch die Eingemein- dungen relativ wenig Einwohner hinzu, aber der Anteil der potenziellen Eigenkompostierer in den eher ländlich gepräg- ten oder offen bebauten Randgebieten ist entsprechend hoch. Speziell in Dresden hat diese Entwicklung noch weitere negative Folgen. Der Restabfall wird in einer MBS (mechanisch-biologische Stabilisierungsanlage) zu Ersatzbrennstoff aufbereitet. Durch den steigenden Anteil an biogenen Stoffen, verbunden mit einem höheren durchschnittlichen Was- sergehalt wird die Wärme- und Stoffbilanz der Anlage negativ beeinflusst.
Das zunehmende Auftreten welcher Gruppe von Substanzen führt dazu, dass auch ausgefaulter kommunaler Klärschlamm zu langfristigen Problemen bei sei- ner Ausbringung auf landwirtschaftlichen Flächen führen kann. Lassen Sie dabei die Problematik der Schwermetalle außer Acht.
- Gehalt an Mikronährstoffen (Phosphor in bioverfügbaren Form, vor allem)
- Gehalt an endokrin wirksamen Substanzen (Hormone und andere Wirkstoffe aus Medikamenten.)
