Projekte in den Förderprogrammen des BMLEH, betreut durch den Projektträger BLE (PT BLE)
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| Titel: | Verbundprojekt: Einsatz der Hydrothermalen Carbonisierung (HTC) für die nachhaltige Behandlung und Verwertung von Fraktionen des Sanitärsektors im Sinne eines Biochar/Sewchar-Konzepts [CARBOWERT] - Teilprojekt 1 |
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| Titel (englisch): | Collaborative project: Hydrothermal Carbonization (HTC) for the Sustainable Treatment and Reuse of Organic Materials from the Sanitation Sector and its Application in the Biochar/Sewchar-Concept - subproject 1 |
| Beschreibung (dt.): | Ziel des Verbundvorhabens CARBOWERT ist die Entwicklung technischer Verfahren der Hydrothermalen Carbonisierung (HTC) von Fraktionen des Siedlungswassersektors, in erster Linie kommunaler Klärschlämme, und der nachhaltigen Verwertung ihrer Konversionsprodukte im Sinne des Biochar-Konzepts. Elemente dieses Sewchar-Konzepts sind neben der Kohlenstoffsequestrierung und Amelioration von Böden die Eliminierung oder Detoxifizierung substratspezifischer biotischer und abiotischer Kontaminanten, wie Humanpathogene, organische Schadstoffe und Schwermetalle. Auf Grundlage stofflicher, energetischer und ökonomischer Bilanzierungen soll eine qualitative und quantitative Analyse HTC-basierter Sewchar-Systeme in Bezug auf ihren möglichen Beitrag zum Klimaschutz sowie zur landwirtschaftlichen, forstwirtschaftlichen und/oder gartenbaulichen Produktion erfolgen und darüber Wege ihrer Implementierung und weiterführenden Optimierung aufgezeigt werden. Zum Erreichen der Vorhabenziele umfasst CARBOWERT folgende Teilprojekte: TP 1 Labortechnische Prozessmodellierung und Herstellung von HTC-Produkten TP 2 Forschung zur großtechnischen HTC verschiedener Ausgangsmaterialien und Konditionierung von HTC-Produkten TP 3.1 Abbau von Xenobiotika und Verwertung von Prozesswasser im Rahmen der HTC / TP 3.2 Langzeitverhalten von HTC-Produkten im Boden / TP 3.3 Effekte von HTC-Produkten auf Boden und Pflanzenwachstum TP 4 Technische, ökologische und ökonomische Bilanzierung und Bewertung von Sewchar-Syste |
| Beschreibung (engl.): | The joint research project CARBOWERT is aimed at the development of techniques for the hydrothermal carbonization (HTC) of materials from the sanitation sector, mainly municipal sewage sludge, and the sustainable reuse of their conversion products in terms of the biochar concept. Beside carbon sequestration and amendment of soils this so called 'sewchar concept' addresses the elimination or detoxification of specific feedstock derived biotic and abiotic contaminants, such as human pathogens, organic pollutants and heavy metals. Based on material, energetic and economic balances, HTC based sewchar systems are analyzed quantitatively and qualitatively with respect to their potential to contribute to climate protection as well as agricultural, silvicultural and horticultural productivity. As a result, CARBOWERT aims to successfully implement and further optimize sewchar systems. To reach its research objectives CARBOWERT includes the following interrelated subprojects: SP 1 Process modeling and production of HTC materials on laboratory scale SP 2 Research investigations of HTC of different feedstocks and conditioning of HTC products on commercial scale SP 3.1 Degradation of xenobiotics and reuse of process waters in HTC processes / SP 3.2 Time behavior of HTC products in soils / SP 3.3 Effects of HTC products on soils and plant growth SP 4 Technical, ecological and economic balancing and evaluation of sewchar systems. |
| Ergebnis (dt.): | "Sewcharsysteme können mit Bezug auf die bodenbezogene Verwertung ihrer HTC-Biokohlen nicht alle Erwartungen vollständig erfüllen. Die HTC geht mit dem Abbau vieler, im Gegensatz zur kontrollierten Verbrennung aber nicht aller organischen Schadstoffe einher, die im Klärschlamm angereichert werden. Während die Bioverfügbarkeit von Schwermetallen reduziert wird, erfahren diese zugleich eine Aufkonzentrierung in den HTC-B. Wichtige klärschlammbürtige Pflanzennährstoffe, wie Stickstoff, werden zu großen Teilen in das Prozesswasser (HTC-PW) überführt, andere, wie Phosphor, zwar in den HTC-B angereichert, indes in weniger pflanzenverfügbaren Formen. Der landwirtschaftliche Einsatz von HTC-B führt zu nennenswerten Ertragssteigerungen, aufgrund der verminderten Nährstoffgehalte allerdings in geringerem Umfang als der nicht konvertierter Klärschlämme.Ungeachtet hoher Gehalte an stabilen organischen Kohlenstoffverbindungen lässt der Einsatz von HTCSewchars keine über ihre Düngungswirkung hinausgehenden Bodenverbesserungen erkennen. Auch wenn die Effekte der HTC von Klärschlamm und ihrer HTC-B mit Bezug auf die bodenbezogene Verwertung nicht optimal sind, versprechen Sewcharsysteme in bestimmten Systemkonfigurationen Vorteile gegenüber der thermischen oder direkten landwirtschaftlichen Verwertung von Klärschlämmen. Die HTC führt zu einem Aufschluss des Klärschlammmaterial, erhöht darüber dessen Entwässerbarkeit und die Fracht an Kohlenstoffverbindungen, die für die Biogasproduktion im Faulturm der Kläranlage genutzt werden kann. Vor dem Hintergrund eines mittelfristigen, möglicherweise auch die HTC-B betreffenden Verbots der bodenbezogenen Klärschlammverwertung können sich der HTC einerseits aufgrund ihrer sterilisierenden Wirkung Perspektiven für die Behandlung von Humanexkrementen und Fäkalschlämmen in alternativen Sanitärsystemen, andererseits aufgrund der Möglichkeit ihres Einsatzes als Extraktionsverfahren im technischen Nährstoffreycling eröffnen." |
| Ergebnis (engl.): | With respect to the soil based reuse of their HTC biochars (HTC-B) sewchar systems cannot satisfy all expectations. Whereas controlled incineration leads to the degradation of all organic pollutants that are enriched in sewage sludge, HTC degrades only a large part of those. The bioavailabiltiy of heavy metals is reduced by HTC, but at the same time they are enriched in HTC-B. Important plant nutrients, e.g. nitrogen, are mainly transferred to the process waters (HTC-PW), others, e.g. phosphorus are accumulated in the HTC-B, though in forms of lower plant availability. Using HTC-B in agriculture causes relevant yield increases, however, due to their lower nutrient contents on a lower level than untreated sewage sludge. Despite their high contents of recalcitrant organic carbon compounds, HTC sewchars do not cause soil amendments beyond their fertilizing effects. Even if the effects of HTC of sewage sludge and their HTC-B are not optimal with respect to soil amelioration, sewchar systems promise advantages over thermal treatment or direct agricultural reuse of sewage sludge if applied in certain system configurations. HTC cause sewage sludge desintegration processes, thereby increasing the dewaterability of sewage sludge and the load of carbon compounds for biogas production. Set against the background of mid-term bans of sewage sludge use on soils, that are possibly to be applied also to sewchars, HTC has alternative potentials, first, due to its sterilizing effects for the treatment of human excrements and faecal sludges in new sanitation systems, and, second, due to its applicability for nutrient leaching in mineral fertilizer production. |
| Laufzeit: | Beginn: 01.10.2013 / Ende: 30.04.2017 |
| Ausf. Einrichtung: | Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH - UFZ - Umwelt- und Biotechnologisches Zentrum (UBZ), Leipzig |
| Themenfelder: | Pflanzenbau, crop production |
| Förderprogramme: | Programm zur Innovationsförderung des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft |
| Schlagworte: | Pflanzenernährung, plant nutrition, Boden (Bodenschutz, Bodenfruchtbarkeit, Bodenbearbeitung, Bodengesundheit), soil (soil conservation, soil fertility, soil cultivation, soil health), Landtechnik, agricultural engineering, Ackerbau, crop production, Reststoffverwertung, recycling |
| Förderkennzeichen: | 2815600111 |
| Dokument zum Download: | Kein Dokument vorhanden! |
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