Öl und Kohle aus Kunststoffabfällen – Exposé zum Patent

Exposé zum Patent

des Verfahrens zur Herstellung von

Carbon-black und dessen Veredelung, z.B. zu Aktivkohle

zwecks vollständiger Rückführung von Abfall / Müll und kalorischen Materialien

in den Stoffstromkreislauf

+

der Möglichkeit CO2 aus dieser Anlage, und

aus der Luft in Energie zu konvertieren

+

CO2 um über 99% zu reduzieren

+

Strom aus der Abwärme/Restenergie herzustellen

Der Gesetzgeber gibt der stofflichen

Wiederverwertung von Abfällen den Vorrang

vor der Verbrennung.

Die nachstehend beschriebene Anlage ist eine

stoffliche Wiederverwertungsanlage

auf chemisch-physikalischer Basis

(Patent erteilt)

Inhalt (Stand 1. Juli 2016)

1. Einführung

2. Warum nicht gleich verbrennen

3. Vorteile einer chemisch-physikalischen Verarbeitung gegenüber einer Verbrennung

4. Bisherige Erfahrungen und Entwicklungen

5. Das Patentverfahren

5.1. Das Grundprinzip

5.2. Vorteile gegenüber anderen Verfahren

5.3. Mögliche Einsatzstoffe

5.4. Produkte

5.5. Aktueller Status

6. Anlagenbeschreibung

6.1. Wertstoffkonverter (WSK) Carbon-Anlage

6.2. Kondensationseinheit

6.3. Gasreinigung (Reinigung nicht kondensierbarer Gase)

6.4. Gasmotor

7. Beschreibung des Prozessablaufes

8. Behandlung und Entsorgung von Sekundärabfällen

9. Kosten

10. Platz und Raumbedarf

11. Umweltauswirkungen

1. Einführung

Die chemisch-physikalische Verarbeitung von kalorischen Materialien unter Sauerstoffabschluss ist seit Jahrtausenden bekannt. Die stetig steigenden Mengen an Abfällen haben zu dem Bedürfnis geführt, verbesserte Lösungen im Vergleich zu konventionellen Müllverbrennungen zu finden. Der CP-Arbeitsprozess von den von uns produzierten Anlagen zu sonst bisher gebauten Konstruktionen hat nunmehr über viele Jahre bewiesen, dass sich Aktivkohle, Carbon, Kohlenstoff, Graphen etc. aus gemischten Abfällen herstellen lassen. Das Patent dazu ist erteilt. Bei unserem Verfahren wird das Material nicht verbrannt mit gleichzeitiger Oxidation, wodurch Asche entsteht, sondern es wird unter einem Sauerstoffanteil von ca. 0,02% ein hochwertiger Kohlenstoff hergestellt Über einen Katalysator wird erreicht, dass Mischmaterialien jeder Art und Zusammensetzung neutralisiert und konvertiert werden können. Aus dem produzierten Kohlenstoff wird dann unter Zuhilfenahme einer Spezialmaschine Aktivkohle mit bis zu 1500 qm pro Gramm hergestellt. Bei dieser Behandlung des Kohlenstoffes fallen auch gewisse Mengen an GRAPHEN an.

2. Warum nicht gleich verbrennen?

Bei dem Abfall handelt es sich in der Regel um Gemische aus unterschiedlichsten Bestandteilen. Neben diversen Kunststoffen befinden sich darin auch Metalle, Keramik, Papier usw. Außerdem sind die Kunststoffe sehr stark verschmutzt. Viele der vorhandenen Kunststoffe enthalten außer den Kohlenwasserstoffen noch sehr viele Zusatzstoffe, wie zum Beispiel Chlor, Fluor, Brom, Schwefel und dergleichen mehr.

Im Falle einer Verbrennung dieser Abfälle geht ein großer Teil dieser Zusatzstoffe in die Abgasphase und muss sehr aufwändig daraus entfernt werden. Außerdem entstehen aus diesen Stoffen während des Verbrennungsprozesses hoch giftige neue Verbindungen, die ebenfalls entfernt werden müssen. Sollte die Abgasreinigung einmal nicht richtig funktionieren, dann werden diese Stoffe emittiert und können nicht zurückgeholt werden, der Vorgang einer Abgasreinigung ist nicht wiederholbar.

Ganz anders verhält es sich bei unserem Verfahren unter Sauerstoffabschluss. Die problematischen Störstoffe können bei diesem Verfahren entweder bereits während der Verarbeitung im Konverter oder aber später im Kohlenstoffzustand entfernt bzw. separiert werden. Sollte bei der Reinigung des Endproduktes etwas nicht richtig funktioniert haben, dann kann dieser Vorgang problemlos wiederholt werden, ohne dass ungereinigte Stoffe in die Umwelt gelangen. Noch wichtiger ist, dass bei diesem Verfahren keine Reste entstehen die deponiert werden müssen; alles ist wieder verwertbar.

3. Vorteile einer chemisch-physikalischen Verarbeitung gegenüber der Verbrennung

In diesem Verfahren entsteht Energiedampf, der in einer weiteren neuartigen Anlage Strom produziert. Dieser lässt sich dann selbst nutzen oder ins Stromnetz einspeisen.

Die Bauweise der Gesamtanlage ist dezentral ausgelegt und mobil. Die Handhabung ist wesentlich einfacher als die einer Verbrennungsanlage, außerdem mobil. Noch wichtiger ist jedoch, dass keine Reststoffe für Deponien entstehen und außerdem der entstehende hochwertige Kohlenstoff verwertbar ist.

4. Bisherige Erfahrungen und Entwicklungen

Für die Kohlenstoffherstellung sind sehr viele Stoffe geeignet. Wichtig ist, dass sie ohne Sauerstoff bearbeitet werden. Hierzu gehören alle Arten von Material mit Kalorik, Kunststoffbestandteile des Abfalls, aber auch Altreifen, Fettrückstände, Altöle, Klärschlämme und sonstige organische Reststoffe, insbesondere auch Gärreste aus Biogasanlagen, Gülle etc. Alles kann gemischt und ungeschreddert in den Wertstoffkonverter verbracht werden.

5. Das Patentverfahren

5.1. Das Grundprinzip

Bei dem Patent handelt es sich um einen diskontinuierlichen batch-process, dem so genannten und patentierten WSK-Wertstoffkonverter-Verfahren. Hierbei werden die zu verarbeitenden Stoffe in einen mehrere Kubikmeter großen, gut isolierten Behälter gegeben und dann, nach dem Verschließen, aufgeheizt. Die gesamte Anlage hat keine beweglichen Teile. Nicht das Material wird bewegt, sondern nur der Dampf aus dem Material. Geräuschemissionen entstehen also keine. Der Dampf steigt durch die Temperatur im WSK auf und wird danach kondensiert.

Nicht der Durchsatz pro Einheit, sondern die Zuverlässigkeit und Einfachheit sind die Grundsätze des Konzeptes. Störfaktoren wie z.B. ausgefallene Elektromotoren, brechende Schneckentransportsysteme oder Förderbänder etc. können bei der Anlage erst gar nicht auftreten. Durch die Modulbauweise sind Erweiterungen praktisch in allen Größen jederzeit möglich.

Bei dem im WSK stattfindenden Konvertierungsverfahren handelt es sich um einen chemisch-physikalischen Verarbeitungsprozess. Durch Zuführung von Wärme und unter Ausschluss von Sauerstoff werden die eingesetzten Materialien unter Normaldruck im batch-process konvertiert. Störende Bestandteile der eingesetzten Abfallstoffe wie z. B. Stickstoff, Chlor, Schwefel, etc. werden durch Zugabe geeigneter Chemikalien neutralisiert. Dadurch wird auch verhindert, dass Dioxine und Furane etc. entstehen.

5.2. Vorteile gegenüber anderen Verfahren

Diese Art der Verdampfung hat einige Vorteile gegenüber den kontinuierlichen Verfahren. Jeder Stoff wird nur soweit erhitzt, bis er seine Verdampfungstemperatur erreicht hat, beim Wasser also nur ca. 100°C, bei den anderen Stoffen entsprechend. (Bei den kontinuierlichen Verfahren wird hingegen in der Regel das gesamte Material, das in den Verdampfungsprozess gelangt, mit hohem Energieaufwand auf die maximale Temperatur erhitzt.)

In der Dampfphase befindet sich daher auch immer nur der Stoff, der gerade bei der erreichten Temperatur verdampft, das bedeutet, dass im Kondensator keine Sekundärreaktionen zwischen unterschiedlichen Stoffen erfolgen, bei denen die Gefahr einer neuen Stoffbildung (z. B. Wachse) besteht. Diese würden den Prozess behindern.

Durch die verhältnismäßig niedrigen Temperaturen im WSK erhöht sich die Effektivität, dadurch macht die Sache wirtschaftlich Sinn und belastet die Umwelt nicht; es werden lediglich die Moleküllängen reduziert. Die für dies Verfahren patentierte Neutralisation verhindert, dass Emissionen entstehen.

Ein derartiger Konvertierungsvorgang dauert, je nach Feuchtigkeit des Inputmaterials, einschließlich der Abkühlungsphase nunmehr ca. 1-2 Tage.

5.3. Mögliche Einsatzstoffe

Zu den zu Kohlenstoff konvertierbaren Wertstoffen gehören:

  • Kunststoffe aller Art, auch PVC o. ä.

  • Gummi/Altreifen

  • Altöle, Wachse, Fette aller Art, Trafoöle, Hydrauliköle

  • Raffinerierückstände, Bitumen, Teere

  • Pflanzliche Rohstoffe, Abfallholz, Spanplatten, imprägnierte Möbelplatten, Papier, Baumschnitt,

Sägeabfälle, Bahnschwellen etc.

  • Krankenhausabfälle, diese werden im Konverter vollständig sterilisiert

Versuchsbeispiele:

Konvertierung von Spuckstoffen

Inputmaterial: ca. 136 kg

Outputmaterial: ca.550 kWh Strom,

ca. 40 kg Kohlenstoff

Konvertierung von technischem Gummi

Inputmaterial: ca. 250 kg

Outputmaterial: ca. 1200 kWh Strom,

ca. 40 kg Kohlenstoff

 

 

Konvertierung von Entenferdern

Inputmaterial: ca. 300 kg

Outputmaterial: ca. 1500 kWh Strom,

ca. 30 kg Kohlenstoff

Konvertierung von Elektronikschrott

Inputmaterial: ca. 70 kg

Outputmaterial: ca. 170 kWh Strom,

ca. 16 kg Metall,

ca. 23 kg Kohlenstoff

5.4. Produkte

Die entstehende Strommenge reicht nicht nur für die eigene Energieversorgung des Verfahrens aus, sondern produziert erhebliche Mengen an Strom auch für die weitere Eigennutzung und für die Einspeisung ins allgemeine Stromnetz. Eine einfache und leicht zu handhabende Konstruktion ist, dass das Gas für die Konvertierung genutzt, und das kondensierte Öl für andere Zwecke verwendet wird.

Damit die Anlage autark arbeiten kann, werden Wertstoffe von ca. 1 MJ/kg benötigt. Im Wertstoffkonverter verbleiben alle Bestandteile des Abfallgemisches, die nicht verdampft werden konnten, auch der Kohlenstoff. Diese werden manuell aus dem Behälter entnommen und danach mit einer Maschine oder einem Sieb getrennt, so zum Beispiel Metalle und mineralische Bestandteile.

5.5. Aktueller Status

Nur durch diese patentierte Verfahrensweise ist sichergestellt, dass an die einzusetzenden Abfälle zur Herstellung von Kohlenstoff nahezu keine Anforderungen gestellt werden. Die anfallende Abwärme kann für die Vortrocknung der Materialien, für Stromerzeugung oder nach Wunsch auch anderweitig eingesetzt werden. Je trockener das Eingangsmaterial ist, desto wirtschaftlicher arbeitet die Anlage.

Je nach Wunsch des Kunden, können Anlagen von weit mehr als 100 000 t Verarbeitung im Jahr geliefert werden. Die Gesamtanlage besteht aus Modulen, die leicht zu montieren und ebenso leicht auszuwechseln sind, ohne dass die Gesamtanlage ausgeschaltet werden muss.

6. Anlagenbeschreibung

  1. Die Anlage besteht aus den Modulen / Komponenten:

6.1. Wertstoffkonverter (WSK) – Carbon-Anlage

Links: Energietank,

Mitte: Kondensator,

Rechts: Wertstoffkonverter

Links: Gasreinigung,

Rechts: Kondensator,

Im Hintergrund: Wertstoffkonverter

Der Konverter wird über eine Seitentür bestückt.. Details hierzu nur bei wirklichem Kaufinteresse. Er ist extrem gut isoliert, um Wärmeverluste zu reduzieren.

Die nachfolgende Skizze verdeutlicht das Prinzip des Aufbaus unserer Wertstoffkonvertierungsanlagen

Im WSK werden die zu konvertierenden Materialien erhitzt, wobei sie sich, wie zuvor beschrieben, zersetzen. Die sich bildenden Energiedämpfe verlassen den WSK über eine am oberen Rand angebrachte Rohrleitung.

  1. 6.2. Kondensationseinheit

Der Kondensator und die nachgeschaltete Gasreinigung besteht aus Edelstahl.

Im Kondensator werden die kondensierbaren Bestandteile aus der Gasphase durch die Abkühlung auf Raumtemperatur abgeschieden. Anschließend werden sie in einem geschlossenen System zur Stromproduktionsanlage weitergeführt.

Schema unter Einbeziehung der Outputmaterialien

6.3. Abdampfreinigung

Die Reinigung besteht aus einem in einem Edelstahlbehälter befindlichen Aktivkohlefilter und einem Neutralisationsmittel auf Wasserbasis. Im Kondensator nicht kondensierter Dampf strömt durch den Aktivkohlefilter und wird dort soweit gereinigt, dass die Stromproduktionsanlage damit keine Probleme hat.

  1. 6.4. TDA-Motor

Mit unserer neuen TD-Anlage ist ein sehr wirtschaftlicher Prozess der Stromproduktion bewiesen . Es ist aber auch möglich, mit preiswerten Blockheizkraftwerken die Energiedämpfe und -Flüssigkeiten in Strom zu verwandeln. Auch kann direkt der entstehende Energiedampf dazu genutzt werden, dass die Anlage ohne elektronische Teile betrieben werden kann.

CO2 – und Feinstaubreduzierung

Es kann nunmehr auch eine Anlage angeboten werden, die praktisch keine Emissionen austreten lässt.CO2, Feinstaub und sonstige Luftverschmutzungen werden angesaugt, nachbehandelt und so neutralisiert, dass sythetisches Methan entsteht, dass dann wiederum zur Wärmeerzeugung genutzt wird. Dies einmalig einfache, und doch effektive Verfahren kann für alle Abgase von Kraftstoffmotoren, Feuerungen jeder Art, Luftreinigungssysteme etc. genutzt werden. Das CO2 ist die Energie kommender Generationen.

Die CO2-haltige Luft wird über Ventilatoren angesaugt, und über die Flüssigkeitsbehandlung gebunden, um danach so verdampft zu werden, dass synthetisches Methan entsteht, was widerum verbrannt wird. Das CO2 reichert sich im geschlossenen Kreislauf ständig an, und produziert ständig mehr Wärmeenergie, die dann mit unserer ASPS-Anlage in Strom konvertiert. Irgendwann reicht Wasser und CO2 aus, alle gewünschten thermischen und elektrischen Energien abzudecken. Aus der Behandlung mit unserer Anlage ergeben sich Energieüberschüsse, somit ist das CO2 notwendig Energie zu produzieren.

7. Beschreibung des Prozessablaufes

Die exakte Behandlung des Materials und die bisherigen Ergebnisse der Kohlenstoff-Graphit-Entstehung werden nur Käufern mitgeteilt.

8. Behandlung und Entsorgung von Sekundärabfällen

In drei Verfahrensschritten entsteht der gewünschte Reststoff:

8.1. Im WSK sammelt sich alles im Innenkorb:

Hierbei handelt es sich zum Einen um nichtkalorische Materialien, wie z. B. eingebrachte Metalle, Glas, Keramik etc. Die Verwertung dafür ist problemlos möglich. Organische Reste oder andere Substanzen wie Phosphor, Kalium etc. liegen in Form von Pulver vor und können separiert werden. Die Kohlenstoffanteile werden dann zu Reinheiten von mehr als 99,5% aufgearbeitet. Dies Verfahren wird nur Käufern mitgeteilt.

8.2. Kondenswasser

In der ersten Stufe dieser Konvertierung wird die Restfeuchte der Einsatzstoffe verdampft. Dabei entsteht ein Wasser-Destillat. Dieses wird dem ORC-System in der Ansaugluft zugeführt und verdampft. Wir empfehlen die Einsatzstoffe immer gut vorzutrocknen.

8.3. Abfälle aus der Produktbehandlung

Außer den Kohlenstoffanteilen können auch alle weiteren Wertstoffe separiert werden. Aufgrund der patentierten Neutralisation sind diese nahe dem Ph-Wert von 7.0 und können dann entsprechend den Werthaltigkeiten dem normalen Stoffstromkreislauf zugeführt werden. Viele Substanzen aus den Resten haben eine hohe Werthaltigkeit (Phosphor, Kalium …etc… aus Biogasanlagen z. B.) Bei den in diesem WSK gefahrenen Temperaturen bleiben diese wertvollen Stoffe erhalten.

8.4. Das entstandene carbon black kann mit unseren Anlagen veredelt, und als Rohstoff für die chemische Industrie eingesetzt werden. Durch dieses Veredelungsverfahren werden höhere Marktpreise erzielt. Auch das Gas kann als wertvoller Rohstoff weitergehend genutzt werden, nichts muss auf eine Deponie.

9. Kosten

Die Stromkosten für den Betrieb der Anlagen werden durch das Inputmaterial gedeckt. Wir bieten einen „Alt- zu Neu-Vertrag“ an, der Service und Instandhaltung auf den neuesten Stand für 4% des Investitionswertes jährlich bedingt. Der Arbeitsaufwand beträgt ca. 3000h jährlich bei ca. 1000t Input. Weitergehend fallen Versicherungskosten an.

10. Platz und Raumbedarf

Die Anlage besteht aus Modulen, die jeweils ca. 1000t Material im Jahr verarbeiten können. Sonderanfertigungen für Module mit einer Verarbeitung von ca. 10 000t im Jahr sind möglich, aber nicht unbedingt wirtschaftlicher zu betreiben. Daher empfehlen wir immer das Serienprodukt mit ca. 1000t/a, was eine Stellfläche von ca. 300qm benötigt. Die Höhe der Anlage liegt bei ca. 3 mtr.

11. Umweltauswirkungen

Mit unseren Anlagen lassen sich Deponien zurückbauen, die Luft reinigen, Strom preiswert erzeugen, und noch vieles mehr. Wenn man die CO2-Reduzierungsanlage mit einbaut, so hat man keine Schadstoffemissionen, und das CO2 wird als Eneregieträger für die Stromerzeugung mit eingesetzt.

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