CO₂-neutrale Ziegelproduktion: Integration eines Holzvergasers erfolgreich demonstriert
Das Forschungsprojekt BioBrick2 demonstriert erfolgreich die CO₂-neutrale Produktion von Ziegeln durch die Integration eines Holzvergasers in den Herstellungsprozess. Nach Inbetriebnahme des Holzvergasers bei ABC-Klinker zeigt sich, dass fossile Energieträger effektiv ersetzt werden können, ohne die Qualität der Ziegel zu beeinträchtigen. Aufbauend auf den Ergebnissen des Vorgängerprojekts BioBrick konnte die erfolgreiche Einbindung eines Holzvergasers in den Realbetrieb des Ziegelwerks im Projekt Biobrick2 demonstriert werden.
Das Hauptziel von BioBrick2 ist es, den Einsatz von Biomasse und biogenen Reststoffen für die Prozesswärmebereitstellung in Hochtemperaturprozessen voranzutreiben, um fossile Energieträger zu ersetzen. Damit kann die Importabhängigkeit der Branche reduziert und Treibhausgasemissionen gesenkt werden.
In der Ziegelindustrie wird Wärme für die Brennprozesse zum überwiegenden Teil aus Erdgas bereitgestellt. Allein in Deutschland beträgt der jährliche Verbrauch ca. 4,8 Terawattstunden, dies sind 89 Prozent des Gesamtwärmeverbrauchs der Branche. Unter den klimafreundlichen Energiequellen hat Biomasse den Nachteil, dass durch konventionelle Verbrennung nur Temperaturen von ca. 500 Grad erreicht werden können. Strom, Wasserstoff oder Biomethan schaffen bis zu 1500 Grad. Ein Lösungsansatz ist die Holzvergasung: hier sind bis zu 1100 Grad möglich, aber nur mit einer angepassten Brennertechnik, bei der die Verbrennung des erzeugten Synthesegases die Hochtemperatur-Prozesswärme bereitstellt.
Die technische Integration und der Langzeitbetrieb eines solchen Holzvergasers in einem Ziegelwerk wurde im Rahmen des Forschungsprojekts nun im Realbetrieb demonstriert.
Inbetriebnahme und Realbetrieb bei ABC-Klinker
Ende 2023 wurde nach der Installation der modifizierten Gasbrenner sowie der Gasregelstrecke ein Burkhardt Holzvergaser V3.90S bei ABC-Klinker im Werk Schüttdorf in Betrieb genommen. Der Holzvergaser, in einem Spezial-Container fertig installiert, verkabelt und verrohrt, ermöglicht eine nahtlose Integration in das bestehende System.
Bei der Inbetriebnahme wurden zunächst an einer Brennerreihe im Tunnelofen die mit Erdgas betriebenen Brenner durch adaptierte Brenner für die Nutzung von Holzgas ersetzt. Es konnte ein stabiles Flammenbild erzeugt werden, womit die technische Machbarkeit des Konzepts gezeigt war. Seit Mitte 2024, nach der Winterpause des Ziegelwerks, läuft der Tunnelofen auf drei der insgesamt zehn Brennerreihen kontinuierlich mit Holzgas. Der Betrieb des Holzvergasers verläuft bisher stabil. Weder negative Einflüsse auf die Ofentemperaturen noch auf die Optik oder Qualität der Klinker wurden festgestellt.
Weiterführende Analysen und Ausblick
Im weiteren Verlauf des Projekts werden Langzeittests der direkten Holzgasnutzung im Tunnelofen durchgeführt. Schwerpunkt der Untersuchungen sind das Lastwechselverhalten des Vergasers, beispielsweise bei Schubzeiten, sowie detaillierte Betrachtungen der Temperaturverteilung, der Rauchgaszusammensetzung und mögliche Auswirkungen auf die Produkte. Parallel dazu werden Strategien für einen vollständig CO₂-neutralen Betrieb entwickelt und eine techno-ökonomische Bewertung der Direktgasnutzung auf Basis der gewonnenen Ergebnisse vorgenommen.
Die Nutzung von Biomasse im Vergaser könnte einen noch einen zusätzlichen Nutzen mit sich bringen: Die Rückstände aus der Holzvergasung — die Vergaserasche — wurde versuchsweise als Porosierungsmittel eingesetzt. Bis zu 0,8 Masseprozent Vergaserkohle, bezogen auf das Nassgewicht des Ziegels, ließen sich einbringen.
Über das Projekt
Das im Rahmen des 7. Energieforschungsprogramms vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) geförderte Projekt BioBrick2 läuft vom 1. Januar 2023 bis zum 31. Dezember 2025. Koordiniert wird das Projekt vom Fraunhofer Institut UMSICHT, mit der Firma Burkhardt als Vergaserhersteller und einem Klinkerwerk der ABC-Klinkergruppe als aktivem Referenzbetrieb für die Ziegelbranche