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Ultraschall-Behandlung von Biofeststoffen

Effizienzsteigerung bei der Produktion umweltfreundlicher Energie

Biofeststoffe wie beispielsweise Klärschlamm oder Biomasse aus nachwachsenden Rohstoffen (NaWaRos) werden bei der Behandlung mit Ultraschall deutlich besser umgesetzt, wodurch eine Intensivierung des Faulprozesses ohne Zugabe von chemischen Substanzen stattfindet.

Was ist Ultraschalldesintegration?

Die Ultraschall-Behandlung von Biofeststoffen ist ein Verfahren, dessen Grundlagen an der Technischen Universität Hamburg-Harburg erforscht wurden. SONOTRONIC hat das Verfahren nach intensiver Forschungsarbeit in die Praxis umgesetzt und eine innovative Technologie zur Desintegration von Biomasse sowie zur Entkeimung von verschiedenen Medien entwickelt.

Ein Teil der Zellen der Biomasse wird vom Ultraschall aufgeschlossen und dabei verflüssigt. Dieses verflüssigte Material ist danach z.B. in den Fermentern einer Biogasanlage von Mikroorganismen besser umsetzbar. Das heißt, die Faulung läuft besser ab, sodass bis zu 50 % mehr Biogas und dementsprechend weniger Restsubstrat als Abfallprodukt entsteht. Weitere positive Effekte sind die Einsparung von Faulturmvolumen und eine verbesserte Entwässerbarkeit der Biomasse.

Was sind die Vorteile der Ultraschall-Technologie?

Ein Vorteil dieser Technologie ist auch die Möglichkeit, durch den Einsatz von Ultraschall die umweltfreundliche Energiegewinnung zu steigern und im Falle von Kläranlagen die Menge an zu entsorgenden Abfallstoffen zu reduzieren. Die Ultraschall-Behandlung erweist sich damit sowohl ökonomisch als auch ökologisch als äußerst sinnvolle Anwendung für kommunale und industrielle Klär- und Biogasanlagenbetreiber.

 

Prinzip von Ultraschall und Kavitation

Die Effekte bei der Behandlung von Biofeststoffen mit Ultraschall treten ein, da der Ultraschall eine periodische Kompression und Dehnung der beschallten Substanz bewirkt. Bei hoher Schallintensität zerreißt das Medium der Substanz während der Phase des Unterdrucks. Dies führt zur Bildung von mikroskopisch kleinen Blasen in der Flüssigkeit, die sich mit Wasserdampf oder Gas füllen.

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In der nachfolgenden Druckphase implodieren die Blasen unter extremen Bedingungen im Mikromaßstab (Kavitation). Bei einem Druck von bis zu 500 bar und einer Temperatur von bis zu 5.200 Kelvin entstehen dadurch enorme Scherkräfte, welche die Wände von organischen Zellen, Bakterien, Pilzen usw. aufreißen.

Im niedrigen Frequenzbereich (20 kHz bis 100 kHz) werden große Kavitationsblasen erzeugt, die beim Zerfall extreme Scherkräfte und Wirkungen hervorrufen. Im mittleren Frequenzbereich (100 kHz bis 1 MHz) werden zwar kleinere, aber noch wirkungsvollere Kavitationsblasen erzeugt und radikalische, sonochemische Reaktionen im Wasser ausgelöst. Bei Beschallung im Hochfrequenzbereich über 1 MHz beginnt die Flüssigkeit auf molekularer Ebene zu strömen.
Die Technologie von SONOTRONIC arbeitet im Frequenzbereich von 20 kHz, da hier die stärksten Reaktionen und Effekte in der Biomasse stattfinden.

Hochleistungs-Ultraschall-System BIOSONATOR

Zur Umsetzung der Technologie in die Praxis hat SONOTRONIC gemeinsam mit Wissenschaftlern von der Technischen Universität Hamburg-Harburg ein Produkt in Serienreife entwickelt: das Hochleistungs-Ultraschall-System BIOSONATOR. Mit einem System aus einem oder mehreren Ultraschall-Reaktoren können Biofeststoffe in kommunalen und industriellen Klär- und Biogasanlagen effektiv behandelt werden.

Hochleistungs-Ultraschall-System BIOSONATOR

 

 

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