Food Pro.tec.ts - Biomasse

Food Pro.tec.ts wurde entwickelt, um hochklassige, technologische Innovationen in den Deutsch-Niederländischen Wirtschaftsraum bringen zu können. Im Projekt kooperieren Unternehmen beider Länder mit Innovationsexperten innerhalb verschiedener Technologiecluster unter der Zielvorgabe, neue und neuartige Technologien gemeinsam zu entwickeln und ihre Handhabung zu erlernen. Alle technologischen Produkte, die aus diesem Projekt resultieren, sind einerseits auf die Anforderungen der regionalen kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) ausgerichtet. Andererseits sollen sie helfen, bestehende Wettbewerbsvorteile der gesamten Region im Vergleich zu anderen Standorten weltweit zu sichern und nach Möglichkeit weiter auszubauen. Die Projektpartner wollen zudem ihren persönlichen Beitrag zum Fortschritt der so genannten Agrarwende leisten. Die moderne Gesellschaft erwartet, dass Nahrungsmittel nachhaltig, regional und in hoher Qualität produziert und angeboten werden.

Von der modernen Agrar- und Ernährungsindustrie wird erwartet, dass sie eine weltweit rasant anwachsende Bevölkerungszahl mit sicheren und gesunden Lebensmitteln versorgt. Dabei darf nicht vernachlässigt werden, dass die Anforderungen der Verbraucher an Vielfalt, Nachhaltigkeit und Qualität der Lebensmittel stetig steigen und sich in ihren Schwerpunkten (z.B. Ressourceneffizienz, Regionalität, Tierwohl, Unverträglichkeiten, Veganismus) immer schneller verändern. Gerade das Thema einer effektiven Nutzung von verfügbaren Ressourcen hat in den vergangenen Jahren an Bedeutung gewonnen. So haben die Vereinten Nationen zu Jahresbeginn 2015 die Anforderungen an die moderne Landwirtschaft und Ernährungsbranche für sich neu definiert. Eine nachhaltige Landwirtschaft bzw. Ressourcen schonende Produktionsmethoden haben dabei oberste Priorität. Fachleute der Europäischen Union nennen in diesem Zusammenhang ebenfalls weitere kurzfristig relevante Anforderungen an die Agrar- und Ernährungswirtschaft:

• Die EU Agrar- und Ernährungsbranche verliert zunehmend Boden auf dem globalen Exportmarkt;
• die Branche soll eine stärkere Rolle in der Prävention von Krankheitserregern sowie bei der effizienteren Verwendung von Ressourcen in der Lebensmittelproduktion einnehmen;
• der Preiskampf schadet vor allem den KMU;
• die Distanz zwischen Produzenten und Verbrauchern wächst an, da u.a. Lebensmittelskandale das Vertrauen der Verbraucher erschüttern.

Teilprojekt TIC 5

Materielle und energetische Nutzung von Biomasse mittels Hydrothermal Carbonization (HTC) und neuen Düngertechnologien

Die nachfolgenden Konzepte und Technologien liefern einen Beitrag, wie bisher schlecht genutzte beziehungsweise ungenutzte Biomasse-Stoffströme in hochwertige Produkte umgewandelt werden können. Die Abbildung verdeutlicht die Strategie der EU (Waste Hierachy) sowie die im Projektkonsortium angestrebten Möglichkeiten einer effektiveren Ausnutzung der anfallenden Biomasse (Wertschöpfungspyramide). Eine Stoffstromanalyse der Biomasse im Programmgebiet wird, in einem ersten Schritt, die Potentiale noch verfügbarer Verwertungsmöglichkeiten unterschiedlicher „Sekundär-Rohstoffe“ aufzeigen.

Die EU Waste Hierarchy stellt eine umgedrehte, fünfstufige Pyramide dar.

• Prevention (Vermeidung)
  Die höchste Priorität in der EU Waste Hierarchy gilt der Vermeidung von Abfall.
• Preparing for re-use (Vorbereiten für Wiederverwendung)
  Wenn Abfall sich nicht vermeiden lässt, sollte er wiederverwendet werden (zum Beispiel durch Reparatur defekter Geräte)
• Recycling (Wiederverwertung)
  Wenn Abfall sich weder vermeiden noch wiederverwenden lässt, sollte er verwertet beziehungsweise recyclet werden.
• Other recovery (Sonstige Verwertung)
  Wenn Abfall sich nicht vermeiden, wiederverwenden oder recyclen lässt, kann er verbrannt werden, um die dabei entstehende Energie weiter zu nutzen.
• Disposal (Beseitigung)
  Auf der untersten Stufe, sprich der Spitze der umgedrehten Pyramide, steht die Abfallbeseitigung. Wenn Abfall sich nicht vermeiden, wiederverwenden oder verwerten lässt, wird er beseitigt.

Wertschöpfungspyramide

Die Wertschöpfungspyramide besteht aus vier Stufen.

• Das Fundament der Pyramide bildet die direkte landwirtschaftliche Wiederverwertung von Ausgangsstoffen (Gülle, Klärschlamm, Pflanzenreste, …).
• Darauf setzt die Stufe der Energiegewinnung aus Biomasse (Biogas, HTC-Kohle, …) auf.
• Auf der dritten Stufe befinden sich hochwertige Düngemittel, Futtermittel und Bodenverbesserer (MAP, Bio-Kohle, Humusähnlich Produkte, Futtermittel aus Insektenproteinen)
• An der Spitze der Wertschöpfungspyramide stehen Produkte außerhalb der Landwirtschaft (Aktivkohle zur Wasserreinigung, Verpackungen und Dämmmaterial aus NaWoRo (nachwachsenden Rohstoffen))

Die nachfolgenden technologischen Entwicklungen erschließen neue Märkte in der Förderregion und darüber hinaus.

• Hydrothermal Carbonization (HTC): Effizienzsteigerung bei der Herstellung lagerfähigen Energieträger aus Biomasse und Entwicklung marktfähiger Dünger und Bodenverbesserer für die Landwirtschaft aus den Reststoffen.
• MAP (Struvit): Gülle- und Abwasserströme (Klärschlamm) können gezielt mittels einer Phosphor-Fällung behandelt werden, so dass das Magnesium-Aluminium-Phosphat (MAP) „Struvit“ als Pulver gewonnen werden kann. Dieses P-haltige Mineral soll technisch so aufbereitet werden, dass ein marktfähiger Mineraldünger angeboten werden kann.
• H2SO4-Logistik: Reduktion von N-Immission durch Abluftbehandlungstechniken an Tierhaltungsanlagen durch sogenannten Chemowäscher. Entwicklung eines Logistikkonzepts für H2SO4-Nutzung in Chemowäschern in der Landwirtschaft und Nutzung der (NH4)2SO4-Lösung als Düngemittel.
• NaWaRo: Integration von NaWaRo in konventionelle Fruchtfolgen als Senke für Produkte aus neuen Technologien (siehe oben) und als neue Quelle für Produkte aus NaWaRo (Nahrungsgrundlage für Insekten, Bindemittel für Düngerpellets, Verpackungen, Dämmstoffe, …)
• Proteinquellen: Nutzung von Biomasse(abfällen) als Grundlage zur Insektenvermehrung (Anlalyse der Nutzbarkeit von Reststoffen & Mechanisierungsmöglichkeiten - Einsatz von Ölpflanzen (zum Beispiel Raps) in Kombination mit Insekten als Grundlage für Tierfutter.

Eine Sozio-ökonomische Bewertung sowie der Technologietransfer wird begleitend zu den oben genannten Technologieentwicklungen durchgeführt. Pilotanwendungen auf den Ebenen Technologieanwender, Landwirtschaft sowie Städte und Kommunen statt.

Der Fokus der oben genannten technologischen Entwicklungsarbeit liegt in einer effektiveren Nutzung von Biomassestoffströmen. Nachfolgende sechs Produkte stehen dabei im Mittelpunkt:

• Verfahren zur Düngermittelherstellung (Pelletieren von Phosphatdünger (P-Dünger), Nitratdünger (N-Dünger)) -> Kunden: Chemische Industrie, Düngemittelhersteller
• Energie (Bio-Kohle, …) -> Kunden: Energieversorger der Städte und Kommunen, KMU, Landwirt-schaft, Endverbraucher
• Organische Kohlenstoffverbindungen (Bodenverbesserer, Humus, …) -> Kunden: Landwirte, Gartenbauer, Baumärkte, Gartencenter, Endverbraucher
• Mineralische Dünger (Stickstoff, Phosphor, Kalium, …) -> Kunden: Landwirtschaft, Gartenbau, Baumärkte, Gartencenter, Endverbraucher
• Integration von NaWaRo als „Greening“-Bestandteil der Fruchtfolge; Verpackungen sowie Dämm- und Werkstoffe aus Nachwachsenden Rohstoffen (zum Beispiel Miscanthus) -> Kunden: Anbaumethoden für Landwirtschaft und Verpackungen beispielsweise für Lebensmittelindustrie sowie Bauindustrie
• Insekten als Proteinlieferant im Tierfutter -> Futtermittelindustrie

Die beschriebenen Aktivitäten setzt an der Bioökonomiestrategie an, die sich an natürlichen Stoffkreisläufen orientiert und zu einem Strukturwandel von einer auf endlichen fossilen Quellen basierenden Wirtschaft zu einer stärker auf nachwachsenden Ressourcen basierenden Wirtschaft beitragen will.