Synthesegas für eine nachhaltige Ziegelproduktion
1 Hintergrund
Die Ziegelindustrie brennt ihre Produkte in einem Hochtemperaturprozess. Zur Deckung des Wärmebedarfs der Öfen werden große Mengen an fossilen Brennstoffen eingesetzt und dabei Kohlenstoffdioxid als anthropogenes Treibhausgas emittiert. Die sektorale CO2-Freisetzung kann u.a. durch den vermehrten Einsatz fester Biomasse vermindert werden. In den Ziegelwerken wird das aber nur möglich sein, wenn die Festbrennstoffe zunächst einem Vergasungsprozess unterzogen werden, da es bei direkter Verfeuerung zu qualitätsmindernden farblichen und strukturellen Oberflächenveränderungen der Ziegel kommen kann.
2 Zielsetzung
In diesem Cornet-Projekt war auf deutscher Seite das IZF für die Durchführung von Untersuchungen zum Einsatz von Synthesegas in einem Laborofen verantwortlich. Dabei sollten zum einen die Auswirkungen der veränderten Gasatmosphäre im Brennraum auf die Produkteigenschaften sowie mögliche Änderungen im spezifischen Energieverbrauch ermittelt werden. Außerdem wurde der Einfluss des synthetischen Gases auf die Brennerkonstruktion und das notwendige Regelverhalten der Brenner untersucht.
Der Projektpartner aus Österreich sollte die rechtlichen Rahmenbedingungen abstecken und die Verfügbarkeit von Ersatzbrennstoffen ermitteln.
3 Durchführung und Ergebnisse
Zum Erreichen der vorgegebenen Projektziele wurden verschiedene Mauerziegel, Klinker, Verblender und Dachziegel mit unterschiedlichen Oberflächen untersucht. Die Produkte wurden mit Erdgas bzw. mit zwei Arten von Synthesegas gebrannt.
Entgegen der Projektplanung konnte kein kontinuierlicher Betrieb der Synthese-Gasanlage sichergestellt werden. Deshalb wurden im diskontinuierlichen Betrieb Gasproben entnommen und analysiert, um so die Gaszusammensetzung in Abhängigkeit vom Einsatzmaterial und den Heizwert zu erfassen (»Tabelle 1).
Wie »Tabelle 1 zeigt, ist die Synthesegaszusammensetzung abhängig von der Art des Ausgangsmaterials. Um zwei verschiedene Gaszusammensetzungen zu finden, wurden mehrere Synthesegase auf der Basis unterschiedlicher Ausgangsmaterialien analysiert. Für die Versuche wurde Synthesegas eingesetzt, das zum einen aus Klärschlamm und zum anderen aus kommunalen Abfällen erzeugt wurde. In »Tabelle 2 sind die Zusammensetzungen der Synthesegase im Vergleich zu Erdgas aufgetragen.
Die Produkte wurden nach der Original-Brennkurve gebrannt. Das bedeutet, dass neben der gleichen Brenndauer auch die maximale Temperatur und die Garbrandhaltezeit den Bedingungen im Betrieb nachempfunden wurden. Die typischen Produkteigenschaften, wie Druckfestigkeit, Dichte, Wasseraufnahme etc. sowie der Einfluss auf die Farben der Dachziegel (Naturrot, engobiert und glasiert) wurden analysiert. Alle diese Tests zeigten keinen Einfluss des andersartigen Brenngases auf die Produkteigenschaften.
Allerdings wurde aber ein Einfluss auf den spezifischen Energieverbrauch festgestellt. Die Verwendung von Synthesegas bewirkte einen niedrigeren spezifischen Energieverbrauch als die Brände mit Erdgas und zwar abhängig von der Höhe der Kohlenmonoxid-Konzentration im Brenngas.
Cornet steht für Collective Research Networking, also die Vernetzung von nationalen und regionalen Programmen der Gemeinschaftsforschung in Europa. An dem von der AiF koordinierten Netzwerk Cornet sind Ministerien und Projektträger aus gegenwärtig sieben Ländern und Regionen beteiligt. Ziel ist es, die Zusammenarbeit zwischen nationalen und regionalen Programmen für Gemeinschaftsforschung zu vertiefen.
Das Cornet-Vorhaben 70 EN der Forschungsvereinigung Ziegelindustrie wurde auf deutscher Seite über die AiF vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie gefördert.
Der 206 Seiten lange Schlussbericht kann bei der Forschungsgemeinschaft der Ziegelindustrie angefordert werden.
