Das Ziel des Projektes BIG - GreenGas ist es an neuen Prozessen zu forschen, um biogene Reststoffe zu Grünem Gas aufzuwerten und somit das regionale Potenzial für klimaneutrale Gase in Österreich zu heben. Hierfür wurde zunächst die regionale Verfügbarkeit biogener Reststoffe erhoben, welche sich für die Verwendung in der Gaserzeugung eignen könnten. Ausgewählte Reststoffe werden in einer 1 MW Gaserzeugungsanlage (Syngas Platform Vienna) auf ihre Eignung getestet und das erhaltene Produktgas kann in weiterer Folge für die Produktion von synthetischem Erdgas (SNG) oder Wasserstoff getestet werden. Anhand der experimentellen Daten können die Kosten der Produktionsketten abgeschätzt werden, eine Ökobilanz erstellt werden, sowie Empfehlungen über notwendige Adaptionen bestehender ÖVGW-Richtlinien (bspw. Grenzwerte an Verunreinigungen, die an Biogas angepasst sind) gegeben werden. Das Projekt läuft insgesamt über 3 Jahre, die Ergebnisse der ersten beiden Projektjahre wird im Folgenden dargestellt.

Bisherige Ergebnisse 

Das technische Potential der betrachteten Biomasse-Sortimente beläuft sich auf rund 3,5 Mio. t Trockenmasse bzw. 12 TWh CH4 pro Jahr. Die holzbasierten Sortimente machen dabei knapp 55% am errechneten Methanertrag aus. Anhand der erhobenen Biomassepotentiale wurde Rinde als erster Brennstoff für eine Demonstration ausgewählt. Die Gaserzeugung mit Rinde konnte erfolgreich durchgeführt werden und der Betrieb war vergleichbar mit bisher eingesetzten Hackschnitzeln. Simulationen eines optimierten Betriebs im 1 MW Demonstrationsmaßstab zeigten einen Kaltgaswirkungsgrad von 68% von Brennstoff bis Produktgas und zwar ohne den Einsatz von fossilen Zusatzbrennstoffen. In der getesteten Feingasreinigung war es ebenso möglich Teer-Verunreinigungen zu entfernen, wodurch eine weitere Nutzung des Produktgases zur Produktion von SNG und H2 ermöglicht wird.

Anhand der erhobenen Biomassepotentiale wurde Papierschlamm als zweiter Brennstoff für eine Demonstration an der Syngas Platform Vienna ausgewählt. Aufgrund des hohen Wasser- und Aschegehalts wurde eine 3:1 Mischung (bezogen auf das feuchte Gewicht) aus Papierschlamm und Hackschnitzeln eingesetzt. Die Gaserzeugung mit Papierschlamm konnte erfolgreich durchgeführt werden und der Betrieb war ebenfalls vergleichbar mit bisher eingesetzten Hackschnitzeln. Der Betrieb war stabil und es konnte ein H2:CO-Verhältnis von 2,3 erreicht werden. Mit einer weiteren Betriebsoptimierung wird es in Zukunft möglich sein das stöchiometrische Verhältnis von 3 der Methanisierungsreaktion zu erreichen.

Aufgereinigtes und abgefülltes Produktgas wurde in weiterer Folge eingesetzt um die Produktion von SNG aus realem Produktgas zu demonstrieren. Essenziell für die Ermöglichung eines Dauerbetriebs ist die Beständigkeit des Katalysators gegenüber jeder Form von Deaktivierung (z.B. Verkokung, Abrieb oder Vergiftung). Zunächst wurde eine Parametervariation (Temperatur, spezifische Verweilzeit, H2O- und H2-Zudosierung) durchgeführt, um einen möglichst optimalen Betriebspunkt für den Langzeitbetrieb zu identifizieren. Der letztlich für den Langzeitbetrieb gewählte Betriebspunkt (340 °C, 1,3 Nl/g/h, 20 vol.-% H2O, keine H2-Zudosierung) verspricht eine gute Roh-SNG-Zusammensetzung bei gleichzeitig niedrigem Energieaufwand für H2O-Verdampfung und geringem/mittleren Risiko für Katalysatorverkokung. Beim Langzeitbetrieb mit gewähltem Betriebspunkts konnte über etwa 16 h konstant Roh-SNG synthetisiert werden. Die Gaszusammensetzung entsprach stets ca. jener aus der Parametervariation zu erwartenden, mit steigender Versuchsdauer konnte jedoch eine leichte Veränderung der Reaktionsumsätze beobachtet werden. Weitere Untersuchungen in die Langzeitstabilität des Katalysators sind für die Zukunft geplant.

Ergebnisse der Biomasse-Potenzialanalyse (links), erreichbare Produktgaszusammensetzung einer optimierten Gaserzeugung mit Rinde (Mitte), sowie die in den Folgejahren betrachtete Aufwertung zu SNG und H2 (rechts) und die ökologische und ökonomische Bewertung (unten).

Ausblick

Im letzten Projektjahr werden die fehlenden Daten generiert (wie die Wasserstoffherstellung) um schlussendlich eine Empfehlung für eine ÖVGW-Nachhaltigkeitsrichtline für grüne Gase geben zu können. Hierzu wurde bereits eine weitere Kampagne mit Maisspindeln durchgeführt, welche aktuell ausgewertet wird. Die Wasserstoffabtrennung aus gespeichertem Produktgas ist ebenfalls in Planung. Die erhaltenen Ergebnisse fließen in Kosten- und vertiefende LCA-Bewertungen ein, womit das Potential der Gaserzeugung mit nachfolgender Synthese für das österreichische Gasnetz herausgearbeitet werden kann.