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01.07.2021

Herausforderungen bei alternativer Energiegewinnung

Die Nutzung von Algen als Energiequelle erfordert eine effiziente Ernte/Extraktion und Entwässerung von ausreichend Biomasse. Aufgrund des hohen Wassergehalts vieler Arten wird eine große Menge an Rohmaterial benötigt, um auch nur eine kleine Menge an Öl oder Kohlenhydraten für die Weiterverarbeitung zu Kraftstoff zu erzeugen. Die Produktion in großem Maßstab ist eine noch größere Herausforderung, wenn man bedenkt, dass die resultierenden Biokraftstoffe mit den Erdölpreisen konkurrieren müssen, um populär und weit verbreitet zu werden.

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Eine Möglichkeit, dies zu erreichen, ist die Verwendung von Dekanterzentrifugen und Separatoren. Dekanterzentrifugen bewältigen zwar eine große Algenmenge mit einer hohen Algenkonzentration, sind aber meist nicht in der Lage sind, die notwendigen G-Kräfte zu erreichen, um die sehr feine Partikel abzutrennen und zu verdichten. Mikroalgenpartikel liegen typischerweise zwischen 2 und 10 Mikrometern, wobei viele Zentrifugen darauf ausgelegt sind, Partikel größer als 10 Mikrometer abzutrennen.

Separatoren hingegen arbeiten mit ausreichend hohen g-Kräften, um diese feinen Partikel abzutrennen, etwa mit 10.000 g. Aber sie können nur Zulaufmengen mit einer geringen Algenkonzentration verarbeiten.

Das Ergebnis ist ein Prozess, der mehrere Maschinen, erheblich Platz und Energie (und Kosten) für den Betrieb erfordert.

 

Eine weitere Methode ist ein zweistufiger Trennprozess. Zunächst werden die Mikroalgen durch Flotation oder Flockung vorkonzentriert und dann durch eine spezielle Art von Dekanterzentrifuge (Sedicanter®) entwässert, die für die Verarbeitung großer Mengen mit einer hohen Algenkonzentration ausgelegt ist. Diese Technologie kombiniert Aspekte einer traditionellen Dekanterzentrifuge und eines Tellerseparators. Diese sind unter anderem:

  • g-Kräfte bis zu 10.000 g (im Gegensatz zu maximal 6.000 g bei traditionellen Modellen)
  • Durchflusskapazität bis zu circa 1500 Kubikmeter pro Minute
  • Für Materialien mit bis zu 25–35 Prozent an Feststoff geeignet

Das Ergebnis ist eine höhere Trockensubstanz bei geringerem Energieeinsatz. Zum Beispiel ergab ein Test mit 120 m³ Algen bei einer Konzentration von 3 g/l bei beiden Methoden circa 360 kg an entwässerten Feststoff. Der zweistufige Prozess mit dem Flottweg Sedicanter® erreichte jedoch 24 Prozent Trockensubstanz anstelle von 17 Prozent, die bei dem Prozess mit mehreren Dekanterzentrifugen erreicht wurden. Die weitere Trocknung der resultierenden Biomasse benötigt somit auch weniger Energie.

 

In so gut wie jeder Anwendung gibt es oft mehr als einen Weg, um ein Ziel zu erreichen. Im Fall der Mikroalgenverarbeitung sind Technik und Trennexpertise die Schlüssel zur Einsparung von Energiekosten und zur Entwicklung wirtschaftlicher alternativer Kraftstoffe.

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