Biomasseaufbereitung mit Schneid- und Messermühlen

CITplus - Erneuerbare Energien werden in Zukunft noch mehr an Bedeutung gewinnen und sind schon jetzt ein wichtiger Wirtschaftsfaktor und Standortvorteil. Damit einher geht die Erforschung und Untersuchung von Rohstoffen, bei der der Einsatz von Retsch Mühlen eine reproduzierbare und analysenneutrale Probenvorbereitung gewährleistet, die zuverlässige Analysenergebnisse ermöglicht.

Aufgrund der steigenden Preise für fossile Energieträger, deren abnehmender Verfügbarkeit sowie negativer Auswirkungen auf das Klima spielt die Gewinnung erneuerbarer Energien eine zunehmend wichtige Rolle. Dabei stehen nicht nur Wind- und Sonnenenergie im Vordergrund, sondern auch die Energiegewinnung aus Biomasse. Im Vergleich zur direkten Nutzung der Sonnenenergie durch Fotovoltaik hat die Verwendung von Biomasse den Vorteil, dass die Energie in den nachwachsenden Rohstoffen gespeichert wird und so bedarfsabhängig genutzt werden kann. In Deutschland wird die Bioenergie nicht zuletzt aufgrund von Klimaschutzüberlegungen besonders gefördert (Erneuerbare-Energien-Gesetz, EEG).
Biomasse kann gezielt angebaut (z. B. Raps für Biodiesel) oder aus natürlichen Ressourcen gewonnen werden. Im ersten Fall ist die Energieausbeute zwar sehr hoch, es müssen jedoch Flächen zur landwirtschaftlichen Nutzung bereitgestellt werden, was bei der Ökobilanz negativ zu Buche schlägt.
Im Falle von natürlichen Ressourcen ist die Energieausbeute geringer, dafür wird die Umwelt bei der Herstellung des Energieträgers auch deutlich weniger belastet, weil die Rohstoffe bereits vorhanden sind und ansonsten nicht genutzt würden. So haben sich in den letzten Jahren zwei Energieträger etabliert, die mehr und mehr an Bedeutung gewinnen: Holz in Form von Hackschnitzeln bzw. Pellets sowie Biogas aus Abfällen.

Im Holz steckt Energie
Holzreste aus der Holzbearbeitung und Forstwirtschaft werden zu Hackschnitzeln verarbeitet. Der überwiegende Anteil wird der Energiegewinnung zugeführt. Abhängig von der Herkunft und Beschaffenheit kann die Qualität solcher Hackschnitzel stark variieren. Handel und Industrie interessieren sich für den Trockensubstanzanteil sowie den Brennwert der Ware, denn das im Produkt vorhandene Wasser wird bei der Preisgestaltung mit einbezogen. Da das Analysenergebnis also einen wichtigen wirtschaftlichen Faktor darstellt, ist der repräsentativen und reproduzierbaren Probenvorbereitung ein besonderer Stellenwert beizumessen. Um den Feuchtegehalt und den Brennwert der Hackschnitzel reproduzierbar zu bestimmen, ist nach der korrekt durchgeführten Probenahme die Herstellung einer kleinen aber repräsentativen Analysenprobe notwendig. Dazu wird die Laborprobe auf eine Partikelgröße von 2 bis 3 mm zerkleinert. Wichtig dabei ist, dass die Aufbereitung schonend erfolgt, um den ursprünglichen Feuchte- und Energiegehalt nicht zu verändern. Für die Zerkleinerung von Holz eignet sich die neue Retsch Schneidmühle SM 300 mit Par­allelschnittrotor, da sie über einen durchzugsstarken Motor und eine variable Drehzahl verfügt. Dadurch bietet sie den Vorteil, auch schwierige Materialien erfolgreich zu zerkleinern und dabei, durch Anpassung der Drehzahl, eine zu starke Erwärmung des Mahlgutes zu vermeiden. Bei einer Drehzahl von 700 min-1 wird Holz nahezu ohne Erwärmung, also auch ohne Verlust an Feuchtigkeit, auf die notwendige Feinheit vermahlen. Enthält die Laborprobe sehr große Holzstücke (> 20 mm), ist oft eine deutlich höhere Zerkleinerungsenergie nötig, um die Probe zu zerkleinern. Hier kann durch die Vorzerkleinerung des Materials mit einem großen Sieb (z. B. 10 mm) bei höherer Drehzahl Abhilfe geschaffen werden. Anschließend erfolgt dann die Vermahlung auf 2 - 3 mm Endfeinheit bei 700 Umdrehungen pro Minute. Aus dem Mahlgut kann jetzt eine kleine Probenmenge entnommen werden, um die notwendigen Parameter repräsentativ zu bestimmen.

Energie aus Abfällen
Holzabfälle können aber nur einen kleinen Teil des Energiebedarfs abdecken, vor allem in Hinblick darauf, dass auch andere Indus­trien, wie die Papierindustrie, auf diesen Rohstoff angewiesen sind. Anders sieht es bei den Biogasanlagen aus, die Rohstoffe nutzen, die ansonsten als Abfälle gelten (z. B. Pflanzenreste).
In einer Biogasanlage werden die Abfälle durch Mikroorganismen zersetzt, daraus wird als Energieträger in erster Linie Methan erhalten. Die Ausbeute hängt einerseits von der Art des Abfalls ab (so steigt die Effizienz mit höherem Kohlehydratgehalt) als auch von der Art der verwendeten Mikroorganismen. Deshalb wird intensiv untersucht, welche Mikroorganismen besonders effektiv arbeiten.
Um im Laborexperiment den Abbauprozess zu beschleunigen, werden die pflanzlichen Abfälle zunächst vorzerkleinert. Für diesen Schritt ist eine Messermühle wie die Retsch Grindomix hervorragend geeignet, da diese auch feuchte Materialien (wie Silage oder Algen) problemlos verarbeitet. Aufgrund der variablen Drehzahl und der hohen Durchzugskraft der Modelle GM 200 und GM 300 kann das Mahlergebnis sehr gut an die Versuchsbedingungen angepasst werden - von relativ grob, über fein bis hin zu vollständig homogen. Der Schneideffekt, der durch die scharfen Stahlklingen des Messers erzeugt wird, in Kombination mit einem patentierten Schwerkraftdeckel, ermöglicht die vollständige Zerkleinerung und Homogenisierung von Proben mit hohem Wasser- oder Fettanteil. Von jeder Stelle des Mahlbechers lässt sich anschließend eine beliebige Teilprobe entnehmen, die für die gesamte Probe repräsentativ ist und eine aussagekräftige Analyse erlaubt. Eine umfangreiche Auswahl an Behältern, Deckeln und Messern ermöglicht die problemlose Anpassung der Grindomix Mühlen an spezifische Anforderungen.