Beschreibung des BTH- und BTM-Verfahrens

BTH und BTM sind Abkürzungen für Biomass to Hydrogen und Biomass to Methane, also die Umwandlung von Biomasse zu Wasserstoff und zu Methan. Das BTH- und BTM-Verfahren der Hagalis AG ermöglicht die Produktion von Wasserstoff und Methan als Synthesegas.
Das Verfahren wendet den Vorgang der allothermen Dampfreformation an. Die Dampfreformierung ist derzeit die wirtschaftlichste und weltweit am weitesten verbreitete (~90 %) Methode, Wasserstoff zu erzeugen. Durch die Verwendung fossiler Energieträger wird dabei aber genauso viel des Treibhausgases Kohlendioxid CO2 freigesetzt wie bei deren Verbrennung. Durch Verwendung von Biomasse kann die Klimabilanz verbessert werden, da dann nur das Kohlendioxid freigesetzt wird, das zuvor beim Wachstum der Pflanzen aus der Atmosphäre aufgenommen wurde.
Die Dampfreformierung ist ein allothermer Prozess, der nach der folgenden Gleichung abläuft:

(Methan + Wasserdampf → Kohlenstoffmonoxid + Wasserstoff; endotherm)
Zur Steigerung der Wasserstoffausbeute kann das entstehende Kohlenmonoxid in einer weiteren Reaktion, der Wassergas-Shift-Reaktion, zu Kohlendioxid und weiterem Wasserstoff umgesetzt werden.
$\mathrm{ CO + H_2O \;\overrightarrow{\leftarrow}\; CO_2 + H_2, \ \ \ \Delta H = -41,2 kJ/mol}$
(Wassergas-Shift-Reaktion; leicht exotherm)
Zur Durchführung wird heißer Wasserdampf mit dem zu reformierenden Gas - in unserem Fall Gas aus Biomasse - vermischt und unter ständiger Energiezufuhr an einem heterogenen Katalysator in der Gasphase umgesetzt.
Das BTH Verfahren eignet sich besonders zum Vergasen von kleiner, feuchter und kohlenstoffhaltiger Biomasse. Also Biomasse, die sonst in herkömmlichen Prozessen wie Holzgasanlagen, Holzheizkraftwerken oder Wirbelschichtvergasern kaum verarbeitet werden kann.
Der Dampfreformator kann frische Biomasse bis 60% Feuchtigkeitsgehalt wie z.B. frische Waldhackschnitzel, Hackschnitzel aus Kurzumtriebsplantagen, Strassenbegleitgrün, Bioabfälle, landwirtschaftliche Abfälle, Stroh, Nussschalen, Olivenkerne, aber auch Klärschlamm mit TS 40% im Gemisch mit den vorgenannten Rohstoffen verarbeiten.
Es sind verschiedenartige Reformatoren bekannt, die jedoch alle bei feuchter Biomasse keine wirtschaftlich verwertbaren Ergebnisse erzielen können.
Das BTH Verfahren hat auch bei feuchter Biomasse einen guten Wirkungsgrad und erzielt damit auch wirtschaftlich verwertbare Ergebnisse.
Ein speziell entwickelter Reaktor aus parallelen Rohren, in denen Transportspiralen angeordnet sind, die während der Vergasung die Biomasse transportieren, ermöglicht eine Dampfreformierung. Dabei entsteht ein wasserstoffhaltiges Synthesegases. Unterhalb des Reaktors stellt ein Feuerraum, in dem Biomasse und die überschüssige Kohle aus dem zugehörigen Etagenfilter unter Luftüberschuß verbrannt wird, die zur Trocknung der Biomasse und zur Durchführung des Reformationsverfahrens benötigte Prozesswärme bereit.
Dabei ist der allotherme Gaserzeugungsprozess vom Heizprozess getrennt. Dennoch wird die gesamte Biomasse durch beide Prozesse in der Art bewegt, dass die zunächst feuchte Biomasse in den Transportspiralen im Prozess der Dampfreformierung vergast wird und dann im weiteren Schritt durch den Prozess weitestgehend getrocknet im unteren Heizraum verbrannt wird. Am Ende des Prozesses entsteht nur saubere Asche, die nicht belastet ist und als Dünger verwendet werden kann. Es entstehen keinerlei Teerabfälle oder nicht verwertbare Holzkohle und somit auch keine teuer zu entsorgenden Abfallstoffe.
Gleichzeitig wird das entgaste Material in einem speziell patentierten Koksfestbettfilter zur Gasreinigung verwendet, da die im Zwischenschritt entstandene Holzkohle eine sehr hohe Oberflächenbildung aufweist und damit ein hohes Absorptionsvermögen für Schmutzstoffe und – partikel und damit ein großes Reinigungsvermögen hat. Diese aus dem Prozess gewonnene Aktivkohle reinigt auf intelligente Art das entstandene wasserstoffreiche Gas und methanisiert es ebenso. Damit entsteht ein hochwertiges Brenngas, das direkt in BHKW´s verstromt werden kann oder aber auch mit einem zusätzlichen Verfahren zu Erdgasqualität aufbereitet werden kann. Dann kann das auf Erdgasqualität aufbereitete Brenngas ins normale Erdgasnetz eingespeist werden und damit einen Beitrag zur dezentralen CO2 freien und sauberen Energieversorgung beitragen.
Vorgesehen ist eine direkte Verstromung in BHKW´s, die in der folgenden Beschreibung widergegeben wird.