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Titelaufnahme

Titel
Landwirtschaftliche Einsatzmöglichkeiten und Prozessvariation zur optimalen Nährstoffverteilung bei hydrothermalen Karbonisierung / eingereicht von Johannes Firmenich
VerfasserFirmenich, Johannes
Betreuer / BetreuerinPfeifer, Christoph ; Stutzenstein, Patrizia
ErschienenWien, Dezember 2016
UmfangIX, 98 Seiten : Illustrationen, Diagramme
HochschulschriftUniversität für Bodenkultur Wien, Univ., Masterarbeit, 2016
Anmerkung
Mit englischer Zusammenfassung
SpracheDeutsch
DokumenttypMasterarbeit
Schlagwörter (DE)hydrothermale Karbonisierung, HTC, Prozessparameter, Prozessvariation, Einsatzmöglichkeiten, Abfallströme, Abbaubarkeit, Bodenverbesserung, rechtliche Möglichkeiten
Schlagwörter (EN)hydrothermal carbonization, HTC, process parameter, process variation, application possibilities, waste streams, degradability, soil improvement, legal possibilities,
Schlagwörter (GND)Maissilage / Hydrothermalsynthese / Verkohlung / Österreich / Landwirtschaft / Pflanzenkohle / Düngemittel
URNurn:nbn:at:at-ubbw:1-21613 Persistent Identifier (URN)
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Landwirtschaftliche Einsatzmöglichkeiten und Prozessvariation zur optimalen Nährstoffverteilung bei hydrothermalen Karbonisierung [1.83 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

In dieser Diplomarbeit werden die Einsatzmöglichkeiten der hydrothermalen Karbonisierung erläutert, sowie der rechtliche Rahmen in Österreich und der EU zum Einsatz der Biokohle im landwirtschaftlichen Bereich beleuchtet. Im praktischen Teil der Arbeit wird mit Hilfe eines Central Composite Designs der Einfluss der Prozessparameter Temperatur, pH-Wert, Dauer und Zugabe eines Additives auf die hydrothermale Karbonisierung untersucht. Es wurden insgesamt 24 Versuche an einem HTC-Reaktor erfolgreich durchgeführt, um die Einflüsse der Parameter auf Trennbarkeit der Kohle vom Prozesswasser, O/C Verhältnis, Kohlenstoffrecovery, Phosphorrecovery und Stickstoffverteilung verstehen zu können. Karbonisiert wurde in allen Versuchen Biogasgülle aus Maissilage. Die Temperaturen lagen zwischen 150-255 C, der pH-Wert zwischen 2 und 10, die Dauer zwischen 60 und 390 Minuten. Außerdem wurde ein Molekularsieb als Additiv bei diversen Versuchen zugesetzt, um auch dessen Wirkung zu betrachten. Zum Herabsetzen des pH-Wertes wurde die Biogasgülle grundsätzlich mit Schwefelsäure angereichert. Es wurde ein zusätzlicher Versuch mit Zitronensäure durchgeführt, um die Wirkung der beiden Säuren zu vergleichen. Zusätzlich wurden 2 Prozesswasserproben mit 4 unterschiedlichen Größen filtriert, um zu beobachten wie die Elemente C, H, O, N, S und P in den feineren Partikeln des Prozesswassers verteilt sind. Ein Versuch wurde als Steam Explosion gewertet. Es konnten gute Erkenntnisse und Trends in Bezug auf die Prozessparameter festgestellt werden. Die Temperatur und der pH-Wert hatten großen Einfluss auf die Ergebnisse. So wurden bei hoher Temperatur die höchsten Karbonisierungsgrade erzielt. Bei niedrigem pH-Wert wurde die beste Phosphorrecovery im Prozesswasser erreicht. Die Stickstoffausbeute war ebenfalls von Temperatur und pH-Wert abhängig. Die Ausbringung auf landwirtschaftlichen Flächen und die Verwendung als Zuschlagsstoff für die Kompostierung, ist in Österreich noch nicht erlaubt.

Zusammenfassung (Englisch)

In this master thesis, the possibilities of hydrothermal carbonization are explained as well as the legal framework in Austria and EU for the use of hydrochar. In the practical part of this work the influence of prozess parameters temperature, pH-value, duration and the addition of an additive on the hydrothermal carbonization is investigated. A central composite design was used therefore. A total of 24 experiments were succesfully carried out on an HTC reactor in order to understand the influence of the parameters on seperation of the hydrochar from process water, O/C ratio, carbon recovery, phosphorus recovery and the distribution of nitrogen. Biogas slurry from corn was used for the carbonization. The temperatures were between 150-255 C, the pH-value between 2 and 10, the duration between 60 and 390 minutes. Also a molecular sieve was added as an additive in various experiments in order to consider its effects. The biogas slurry was basically enriched with sulfuric acid to lower the pH value. An additional experiment with citric acid was carried out to compare the effect of both acids. 2 process water samples were filtered with 4 different sizes to check how the elements C, H, O, N, S and P are distributed in the finer particles of the process water. One experiment was evaluetad as a steam explosion and compared seperately. Due to the extensive design of the experiments, good findings an trends regarding the process parameters were identified. There was a big influence of the temperature and the pH value on the results. The highest degrees of carbonization were obtained at high temperature. At low pH values, the best phosphorous recovery rates were achieved in the process water. The nitrogen yield was dependent on the temperature and pH value. The use of hydrochar on agricultural land or the addition to composting processes is not allowed in Austria so far.