Biomasse für eine nachhaltige Ziegelproduktion

Am Beispiel eines Ziegelwerks zeigt das Projekt "BioBrick", wie Prozesswärme und Rückstände aus Biomasseanlagen für die industrielle Ziegelproduktion genutzt werden können.

Im Projekt stellt ein Holzvergaser die Prozesswärme (500 bis 1000 °C) bereit. Die kohlenstoffhaltigen Rückstände aus dem Vergaser werden als Porosierungsmaterial im Ziegel verwendet. Diese Kaskadennutzung verringert die Entsorgungskosten, verbessert die Produkteigenschaften des Ziegels, spart fossile Energieträger und steigert die Kosteneffizienz des Prozesses. Das Projektkonsortium besteht aus Anlagenhersteller und Anwender. Die Projektkoordination und Begleitforschung liegt bei Fraunhofer UMSICHT.

Unter welchen Rahmenbedingungen würde der Betreiber eines Ziegelwerkes auf erneuerbare Energien setzen? Diese Frage beschäftigte die Forscher von Fraunhofer UMSICHT und war Motivation für das Projekt "BioBrick". Hintergrund des Vorhabens ist es, den Einsatz von Biomasse in der Industrie vor allem im Bereich der Prozesswärmebereitstellung zu fördern, um auf diesem Weg fossile Energieträger zu verdrängen und CO₂-Emissionen einzusparen. Das Projekt betrachtet dabei zwei Schwerpunkte:

1. Schwerpunkt: Energieversorgung über Biomasse

Im ersten Schwerpunkt wird mit dem Anlagenhersteller und dem Ziegelwerk ein Konzept für die Einbindung einer Holz-Vergasertechnologie und eines Blockheizkraftwerks in die Energieversorgung des Standorts entwickelt. Momentan wird der Tunnelofen für die Herstellung der Ziegel mit Erdgas beheizt. Um den Erdgasbedarf zu reduzieren, wird ein Holzvergaser integriert, der Synthesegas erzeugt.

Im ersten Szenario wird damit ein BHKW betrieben, dessen Abwärme für die Beheizung von Gebäuden auf dem Betriebsgelände genutzt wird und Strom für die Produktion erzeugt. Als innovative Option wird untersucht, ob der heiße Abgasstrom aus dem BHKW (vor Wärmetauscher) direkt als Prozesswärme für die Beheizung des Tunnelofens genutzt werden kann.

Im zweiten Szenario wird das Synthesegas aus dem Holzvergaser über modifizierte Gasbrenner direkt für die Produktion eingesetzt.

2. Schwerpunkt: Stoffliche Nutzung von Vergaserrückständen

Der zweite Schwerpunkt des Verbundvorhabens liegt in der stofflichen Nutzung der Vergaserrückstände als Porosierungsmaterial im Ziegel. Dabei steht die Entwicklung vorteilhafter Rezepturen im Mittelpunkt und die Frage, wie die Vergaserrückstände optimal in den Ziegel eingebracht und darin verteilt werden können.

Die unterschiedlichen Möglichkeiten werden nach Testverfahren geprüft und bewertet. Beim Ziegel stehen dabei die Festigkeit, Maßhaltigkeit und Wärmedämmeigenschaften im Vordergrund. Beim Ausgangssubstrat werden Variationen von Aschegehalt, Aschezusammensetzung und Kohlenstoffanteil untersucht.

Nach den Vorversuchen im Technikum wird der Vergaserkoks in der Ziegelei angeliefert und in definierten Versuchschargen in den Herstellungsprozess eingebracht. Die Qualität der fertigen Ziegel wird durch ein unabhängiges externes Labor geprüft.

Projektkonsortium

Fraunhofer UMSICHT am Standort Sulzbach-Rosenberg übernimmt die Koordination des Projektvorhabens sowie die Konzeption der Energieversorgung und Einbindung in den Standort. Die Firma Burkhardt GmbH und das Ziegelwerk Ernst GmbH & Co. KG untersuchen schwerpunktmäßig die stoffliche Einbindung der Vergaserrückstände.