Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur nachhaltigen Erzeugung von Energie und mindestens eines Basisstoffes. Wie weiter unten noch erläutert wird, weist das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung den Vorteil auf, dass Nachhaltigkeit erzielt wird (also die Nutzung eines natürlichen und regenerierbaren Systems derart, dass seine wesentlichen Eigenschaften erhalten bleiben). Demnach kann man auch von einer nachhaltigen Erzeugung von Energie und einer nachhaltigen Erzeugung mindestens eines Basisstoffs sprechen.

Bereits seit langem sind Anlagen bekannt, mit denen Energie erzeugt wird. Auch sind bereits seit langem Anlagen bekannt, mit denen ein Basisstoff erzeugt wird.

Beispielsweise sind Anlagen zur Erzeugung von Ethanol bekannt. Ethanol entsteht unter anderem bei der Vergärung von zuckerhaltigen und stärkehal- tigen Stoffen. Durch Destillation kann das Ethanol konzentriert werden. Ebenfalls ist es aus dem Stand der Technik bekannt, dass Ethanol durch Vergärung von Biomasse gewonnen werden kann. Das erzeugte Ethanol wird häufig auch als Bioethanol bezeichnet. Zusätzlich wird bei der vorgenannten Erzeugung auch CO ₂ erzeugt. Bioethanol wird insbesondere als Biokraftstoff oder Kraftstoffszusatz für Verbrennungsmotoren verwendet.

Ferner ist es aus dem Stand der Technik bekannt, Biogas in Biogasanlagen herzustellen. Hierunter wird insbesondere Methangas verstanden, welches bei seiner Verbrennung Energie freisetzt. Zur Herstellung von Biogas eignen sich beispielsweise vergärbare biomassehaltige Reststoffe (beispielsweise Bioabfall), Pflanzen sowie Pflanzenteile. Diese können beispielsweise für die Erzeugung von Biogas gezielt angebaut werden. Derartige Pflanzen sind auch unter der Bezeichnung „nachwachsende Rohstoffe" oder „Energiepflanzen" bekannt. In Biogasanlagen hergestelltes Biogas wird in der Regel als Brennstoff in einer mit einem Generator gekoppelten Verbrennungskraftmaschine zur Erzeugung von Strom und Wärme verwendet. Alternativ oder zusätzlich hierzu wird aus dem vorgenannten Biogas der Methananteil extra- hiert, gereinigt, getrocknet, komprimiert und in ein Gasnetz eingespeist, um es zu einem gewerblichen oder privaten Verbraucher zur Nutzung zu leiten.

Zur Erzeugung von elektrischem Strom ist es aus dem Stand der Technik bekannt, eine Anlage in Form eines Blockheizkraftwerks zu verwenden, wel- che mindestens eine Verbrennungskraftmaschine aufweist, beispielsweise einen Verbrennungsmotor oder eine Gasturbine. Die Verbrennungskraftmaschine treibt einen Generator an, der elektrischen Strom erzeugt. Der elektrische Strom wird in ein Stromnetz eingespeist. Die bei der Erzeugung des elektrischen Stroms anfallende Wärme bleibt in vielen Fällen ungenutzt, da am Ort des Blockheizkraftwerkes oftmals Verbraucher fehlen, welche die anfallende Wärmemenge durchgehend nutzen.

Ferner ist es bekannt, mittels einer Anlage einen Bodenverbesserer, beispielsweise ein Düngemittel, herzustellen, der in der Landwirtschaft und im Gartenbau eingesetzt wird. Wesentliches Ziel des Bodenverbesserers ist es, Nährstoffe in den Boden einzubringen, um ein Pflanzenwachstum zu ermöglichen, zu beschleunigen und/oder zu vergrößern.

Überlegungen haben nun ergeben, dass aufgrund der stetig wachsenden Rohstoffpreise sowie der benötigten Energie, die bei den einzelnen Herstellungsanlagen verwendet wird, welche zur Erzeugung beispielsweise von Bio- ethanol, Biogas und/oder eines Bodenverbesserers eingesetzt werden müssen, ein betriebswirtschaftliches Betreiben jeder der vorgenannten Anlagen im sogenannten „Stand-Alone-Betrieb" oft nicht sehr sinnvoll ist. Dabei wird unter dem „Stand-Alone-Betrieb" der eigenständige Betrieb jeweils einer einzelnen der vorgenannten Anlagen verstanden, ohne dass diese einzelne der vorgenannten Anlagen mit weiteren Anlagen gekoppelt ist. Die erzielbaren Wirkungsgrade machen allerdings den Betrieb einer einzelnen der vorge- nannten Anlagen oft unrentabel.

Ein weiterer Nachteil der vorgenannten Anlagen ist es, dass zum Betreiben der Anlagen sehr oft noch Kohlenwasserstoffe aus fossilen Kohlenstoffspeichern der Erde verwendet werden, beispielsweise Braunkohle, Steinkohle, Erdgas, Erdöl und/oder andere in der Erdkruste langfristig gespeicherten Kohlenwasserstoffe. Es ist allgemein bekannt, dass diese Kohlenwasserstoffe aus fossilen Kohlenstoffspeichern der Erde unter heutigen wirtschaftlichen Aspekten nur noch einen begrenzten Zeitraum zur Verfügung stehen. Aufgrund einer stets steigenden Nachfrage nach Kohlenwasserstoffen aus fossi- len Kohlenstoffspeichern der Erde und einer Verknappung des Angebots an diesen Kohlenwasserstoffen ist auch eine deutliche Steigerung des Preises für Kohlenwasserstoffe aus fossilen Kohlenstoffspeichern der Erde zu verzeichnen.

Ein weiterer Nachteil der vorgenannten Anlagen ist, dass durch die Verbrennung von Kohlenwasserstoffen aus fossilen Kohlenstoffspeichern der Erde CO ₂ entsteht. Hierdurch wird ein Anstieg der Konzentration an CO ₂ in der Atmosphäre bewirkt. Allerdings ist die Atmosphäre als eine Senke des bei der Verbrennung von Kohlenwasserstoffen aus fossilen Kohlenstoffspeichem der Erde entstehenden CO ₂ zu klein. Die Kapazität der Atmosphäre zur Speicherung von CO ₂ ist derart gering, dass es ab einer gewissen Konzentration von CO ₂ in der Atmosphäre (wobei diese Konzentration zur Zeit aber noch nicht genau zu beziffern ist) zu schädigenden Folgen für einen Großteil der derzeitig existierenden Lebensformen der Erde kommt. Insbesondere kommt es zu Veränderungen des Klimas, der Flora und Fauna.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung von Energie und zur Erzeugung mindestens eines Basisstoffes anzugeben, bei denen keine Kohlenwasserstoffe aus fossilen Kohlenstoffspeichern der Erde benötigt werden, die zum einen betriebswirtschaftlich rentabel und zum anderen effizient sowie nachhaltig arbeiten.

Erfindungsgemäfi wird diese Aufgabe mit einem Verfahren mit den Merkma- len des Anspruchs 1 gelöst. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist durch die Merkmale des Anspruchs 12 gegeben. Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, den beigefügten Ansprüchen und/oder den beigefügten Figuren.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Erzeugung von Energie und zur Erzeugung mindestens eines Basisstoffes umfasst mehrere Schritte, welche nachfolgend auch Stufen genannt werden.

So ist in einer ersten Stufe ein Erzeugen eines ersten Basisstoffes in Form von Ethanol in einer ersten Anlageneinheit, beispielsweise einer Bioethanol- anlage, vorgesehen. Hierbei entsteht mindestens ein zweiter Basisstoff, beispielsweise in Form mindestens einer Schlempe, mindestens eines Rückstands bei der Gewinnung von Stärke und Zucker (beispielsweise eine Kleie, eine Spelze, eine Vinasse und eine Bagasse) und/oder eines Begleitstoffes, der bei einer Destillation entsteht. Es wird explizit darauf hingewiesen, dass auch zahlreiche zweite Basisstoffe entstehen können, beispielsweise mehrere Schlempen, mehrere Rückstände bei der Gewinnung von Stärke und Zucker und/oder mehrere Begleitstoffe, die bei der Destillation entstehen.

Die Herstellung des Ethanols wird beispielsweise mittels alkoholischer Vergärung von stärkehaltigen, zuckerhaltigen und/oder zellulosehaltigen organischen Stoffen vorgenommen. Diese werden beispielsweise durch stärke- und/oder zuckerhaltige Basisfrüchte, die beispielsweise von Energiepflanzen gewonnen werden, geliefert. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist aber auch vorgesehen, das Ethanol aus weiterer Biomasse zu gewinnen, die durch pho- totrophe Organismen mit Hilfe von CO ₂ hergestellt wurde. Es wird explizit darauf hingewiesen, dass die Erzeugung des Ethanols unter Heranziehung jeglicher Art und Form von Biomasse erfolgen kann. Hinsichtlich weiterer Details wird auf weiter unten verwiesen. In einer zweiten Stufe wird der bei dem Erzeugen des Ethanols entstehende, mindestens eine zweite Basisstoff, beispielsweise in Form der Schlempe, des mindestens einen Rückstands bei der Gewinnung von Stärke und Zucker und/oder des Begleitstoffes, der bei einer Destillation entsteht, von der ersten Anlageneinheit in eine zweite Anlageneinheit, beispielsweise eine Biogasanlage, geführt. Zusätzlich kann es vorgesehen sein, Pflanzenreste der Energiepflanzen, welche nach Abtrennung der stärke- und/oder zuckerhaltigen Basisfrucht übrig bleiben, ebenfalls in die zweite Anlageneinheit einzu- führen. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es vorgesehen, mittels pho- totropher Organismen erzeugte Biomasse in die zweite Anlageneinheit einzuführen. In der zweiten Anlageneinheit wird ein weiterer Basisstoff, nämlich ein dritter Basisstoff in Form von Biogas hergestellt. Hierzu wird beispielsweise die anaerobe Fermentation genutzt. Bei dem Erzeugen des Biogases entsteht ein weiterer Basisstoff, nämlich ein vierter Basisstoff in Form eines Gärrests, der in einer weiteren Anlageneinheit wiederum verwendet wird. Hierauf wird weiter unten eingegangen.

In einer dritten Stufe wird das Biogas von der zweiten Anlageneinheit nun in eine dritte Anlageneinheit geführt. In der dritten Anlageneinheit wird Energie erzeugt.

In einer vierten Stufe wird nun der oben genannte Gärrest von der zweiten Anlageneinheit in eine vierte Anlageneinheit geführt und zur Herstellung ei- nes fünften Basisstoffes in Form eines Bodenverbesserers, beispielsweise ein Düngemittel, verwendet. Bei der Herstellung des fünften Basisstoffes wird insbesondere die Energie genutzt, die in der dritten Anlageneinheit erzeugt wurde. Zusätzlich oder alternativ kann bei einer Ausführungsform Restwärme genutzt werden, die in der ersten Anlageneinheit anfällt.

Das vorgenannte Verfahren weist den Vorteil auf, dass zum einen keine Kohlenwasserstoffe aus fossilen Kohlenstoffspeichern der Erde benötigt werden. Zum anderen ist es vorgesehen, dass die bei jeder Stufe erzeugten Basisstoffe, Nebenprodukte und/oder anfallende Reststoffe in mindestens einer weiteren Stufe wiederverwendet werden, um wiederum einen weiteren Basisstoff zu erzeugen. Hierdurch ist es möglich, dass durch eine entsprechend gewählte Verwendung der Basisstoffe, Nebenprodukte und/oder anfallenden Reststoffe keine Abfallstoffe anfallen, die entsorgt werden müssten (auch nachhaltiges Stoffstrom-Management genannt). Dies fördert die gewünschte Nachhaltigkeit.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass die erzeugte Energie und/oder die in mindestens einer der vorgenannten Stufen anfallende Wärme in mindes- tens einer der vorgenannten Anlageneinheiten verwendet wird, so dass keine Energie ungenutzt bleibt. Mittels einer entsprechend gewählten Verwendung der erzeugten und anfallenden Energie werden mögliche anfallende hochkalorische Wärmemengen und/oder niederkalorische Wärmemengen einer jeden der vorgenannten Stufen an entsprechender Stelle einer anderen der vorgenannten Stufen verwendet (auch intelligentes Energiemanagementsystem genannt). Auch dies fördert die gewünschte Nachhaltigkeit.

Wie weiter unten noch näher ausgeführt wird, ist es bei der Erfindung von Vorteil, dass bei Betrachtung der Gesamtbilanz, welche mit dem erfinduπgs- gemäßen Verfahren erzielt wird, kein CO ₂ in die Atmosphäre abgegeben wird, sondern vielmehr CO ₂ der Atmosphäre entzogen und über den Bodenverbesserer in der Erdkrume gespeichert wird. Auch dies fördert die gewünschte Nachhaltigkeit. Die Erfindung gewährleistet, dass hierdurch CO ₂ - Zertifikate erzielt werden können, welche an Dritte veräußert werden können, damit diese Dritten CO ₂ in die Atmosphäre emittieren können.

Auch ist es bei der Erfindung von Vorteil, dass die Konzentration an CO ₂ in der Atmosphäre beeinflusst werden kann. Hierzu ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren beispielsweise vorgesehen, den Bodenverbesserer in die Erdkrume einzubringen, um Kohlenstoff zu speichern, oder beispielsweise Reststoffe in Form von Biomasse, die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren anfallen, zu verbrennen, um CO ₂ zu erzeugen und um das CO ₂ anschließend kontrolliert in die Atmosphäre abzugeben. Es wird explizit darauf hingewiesen, dass Kohlenwasserstoffe aus fossilen Kohlenstoffspeichern zwar bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden können. Die Erfindung benötigt diese Verwendung allerdings nicht. Sie kann ganz und gar ohne die Verwendung von Kohlenwasserstoffen aus fossilen Kohlenstoffspeichern auskommen.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird mindestens eine Wassermenge, welche in mindestens einer der vorgenannten Stufen als Nebenprodukt anfällt, gereinigt und aufbereitet. Die bei der Reinigung und Auf- bereitung der Wassermenge anfallenden und aus der Wassermenge extrahierten Inhaltsstoffe sind wertvolle Bestandteile für den Bodenverbesserer und werden der vierten Anlageneinheit zugeführt. Die gereinigte und aufbereitete Wassermenge kann der ersten Stufe und/oder der zweiten Stufe zugeführt werden. Ferner ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass gereinigte und aufbereitete Wasser zur Erzeugung von Dampf als ein Träger von hochkalorischer Energie zu verwenden, wobei diese Energie wiederum in einer der vorgenannten Stufen einsetzbar und verwendbar ist.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der zweiten Anlageneinheit mindestens ein biogenes Substrat beigefügt. Hierunter werden Substrate verstanden, die beispielsweise nicht durch chemische Syntheseverfahren gewonnen sind. Insbesondere werden hier organische Reststoffe aus der Lebensmittelindustrie eingesetzt. Hierunter fallen beispielsweise Treber aus Brauereien, Altbackwaren, Abfallglycerin sowie Altfett. Die vorgenannte Aufzählung ist nicht abschließend zu verstehen. Vielmehr ist jedes geeignete biogene Substrat verwendbar, das für die Herstellung von Biogas und/oder eines Bodenverbesserers aus den entstehenden Gärresten geeignet ist. Insbesondere ist es auch vorgesehen, synthetische Stoffe auf organischer Basis als biogenes Substrat zu verwenden. Von Vorteil ist es, wenn die biogenen Substrate nicht mit Schwermetallen und/oder anderen Schadstoffen belastest sind. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass der Bodenverbesserer keine Schwermetalle und/oder weitere Schadstoffe aufgrund des biogenen Substrats enthält. Die Zuführung des biogenen Substrats in die zweite Anlageneinheit kann unabhängig von der Zuführung des zweiten Basisstoffs in die zweite Anlageneinheit erfolgen. Alternativ hierzu kann es auch vorgesehen sein, dass dem zweiten Basisstoff vor Zuführung in die zweite Anlageneinheit das biogene Substrat beigefügt wird.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Biogas insbesondere Methangas erzeugt. Dabei ist die Erfindung nicht auf reines Methangas eingeschränkt. Vielmehr wird hierunter auch ein Biogas verstanden, das einen recht hohen Anteil an Methangas enthält, beispielsweise im Bereich von 45% bis 75%. Je höher der Anteil des Methangases ist, umso energiereicher ist das Biogas. Von Vorteil ist es, wenn der Anteil des Methangases aus dem Biogas extrahiert, gereinigt und getrocknet wird. Die weiteren Anteile des Biogases können beispielsweise der vierten Anlageneinheit zugeführt werden und unterstützen die Herstellung des Bo- denverbesserers.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Energie elektrischer Strom und/oder Wärme erzeugt. Der elektrische Strom kann in ein Netz eines örtlichen Energieversorgungsunternehmens (EVU) eingespeist werden. Ferner kann mindestens ein Teil des elektrischen Stroms für die Durchführung und den Betrieb der einzelnen Anlageneinheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden. Bei einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Wärme der ersten Anlagenein- heit (in der Ethanol erzeugt wird) und/oder der vierten Anlageneinheit (in welcher der Bodenverbesserer erzeugt wird) zugeführt wird. In der vierten Anlageneinheit wird diese Wärme beispielsweise zur Herstellung des Boden- verbesserers verwendet. Die bei mindestens einer der vorgenannten Stufen anfallende niederkalorische Restwärme wird beispielsweise zur Trocknung des Bodenverbesserers verwendet. Insbesondere ist es vorgesehen, den Bodenverbesserer mittels eines auf Verdunstung basierenden Trocknungsverfahrens zu trocknen, wobei ein Temperaturbereich von beispielsweise 30° C bis 75° C genutzt wird. Die Erfindung ist aber nicht auf diesen Temperaturbereich eingeschränkt. Vielmehr ist jeder andere geeignete Temperaturbe- reich verwendbar. Insbesondere ist es vorgesehen, ein recht niederkalorisches Energieniveau zu verwenden, da für die Trocknung eine Verwendung eines recht hochkalorischen Energieniveaus nicht zwingend notwendig ist.

Bei einem wiederum weiteren Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Gärrest einer Phasentrennung unterzogen. Beispielsweise erfolgt eine sogenannte 3-Phasen-Trennung, wobei eine feste Phase, eine flüssige Phase und ein Gas entstehen. Zum einen entsteht bei der Phasentrennung eine Trockenmasse (feste Phase), insbesondere eine abge- trennte Feststoff-Fraktion (organische Trockenmasse), welche in die vierte Anlageneinheit geführt wird und aus welcher der Bodenverbesserer hergestellt wird. Zum anderen entsteht bei der Phasentrennung ein Gas, insbesondere ein Stickstoff-haltiges Gas. Dieses Gas wird in die vierte Anlageneinheit eingebracht und dient ebenfalls der Erzeugung des Bodenverbesse- rers. Ferner entsteht bei der Phasentrennung ein Konzentrat (flüssige Phase). Das Konzentrat weist alle gelösten organischen und mineralischen Bestandteile des Gärrestes auf. Dieses Konzentrat wird beispielsweise ebenfalls in die vierte Anlageneinheit eingebracht und dient ebenfalls der Erzeugung des Bodenverbesserers. Zusätzlich entsteht bei der Phasentrennung Wasser, welches der ersten Anlageneinheit zur Erzeugung von Ethanol und/oder der zweiten Anlageneinheit zur Erzeugung von Biogas wieder zugeführt wird und dort verwendet wird.

Das vorgenannte Ausführungsbeispiel soll auch verdeutlichen, dass die zweite Anlageneinheit und die vierte Anlageneinheit nicht direkt miteinander zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verbunden sein müssen. Vielmehr reicht auch eine indirekte Verbindung aus, beispielsweise über eine Phasentrennungseinheit, welche die oben beschriebene Phasentrennung ermöglicht.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur nachhaltigen Erzeugung von Energie und mindestens eines Basisstoffes. Die Vorrichtung ist insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens ausgebildet, welches mindestens eines der oben genannten Merkmale oder eine Kombination von oben genannten Merkmalen aufweist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine erste Anlageneinheit zur Er- zeugung eines ersten Basisstoffes in Form von Ethanol auf. Bei der Erzeugung des Ethanols entsteht ein zweiter Basisstoff, beispielsweise mindestens einer der bereits weiter oben genannten zweiten Basisstoffe.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist auch eine zweite Anlageneinheit zur Erzeugung eines dritten Basisstoffes in Form von Biogas auf. Die zweite Anlageneinheit ist mit der ersten Anlageneinheit über eine erste Verbindungseinheit zur Zuführung des zweiten Basisstoffes (beispielsweise mindestens einer der bereits weiter oben genannten Basisstoffe) von der ersten Anlageneinheit in die zweite Anlageneinheit verbunden. Zusätzlich kann es vorgesehen sein, über eine weitere Verbindungseinheit Pflanzenreste der Energiepflanzen, welche nach Abtrennung der stärke- und/oder zuckerhaltigen Basisfrucht übrig bleiben, ebenfalls in die zweite Anlageneinheit einzuführen. Bei der Erzeugung von Biogas entsteht ein vierter Basisstoff in Form eines Gärrestes, der ebenfalls weiter verwendet wird, wie unten näher erläu- tert wird.

Ferner ist eine dritte Anlageneinheit zur Erzeugung von Energie vorgesehen, wobei die dritte Anlageneinheit mit der zweiten Anlageneinheit über eine zweite Verbindungseinheit zur Zuführung des Biogases von der zweiten An- lageneinheit in die dritte Anlageneinheit verbunden ist.

Auch ist eine vierte Anlageneinheit zur Herstellung eines fünften Basisstoffes in Form eines Bodenverbesserers bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen. Die vierte Anlageneinheit ist mit der zweiten Anlageneinheit über eine dritte Verbindungseinheit zur Zuführung des Gärrestes von der zweiten Anlageneinheit in die vierte Anlageneinheit verbunden. Bei der Herstellung des fünften Basisstoffes wird insbesondere die Energie genutzt, die in der dritten Anlageneinheit erzeugt wurde. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist dieselben Vorteile wie das erfindungsgemäße Verfahren auf, so dass an dieser Stelle nicht im Einzelnen hierauf eingegangen wird.

Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die in der dritten Anlageneinheit erzeugte Energie als elektrischer Strom und/oder Wärme ausgebildet. Ferner ist es beispielsweise vorgesehen, dass die dritte Anlageneinheit mit der ersten Anlageneinheit über eine vierte Verbindungseinheit zur Zuführung der Wärme von der dritten Anlageneinheit zur ersten Anlageneinheit verbunden ist. Die hierdurch zuführbare Wärme kann bei der Erzeugung des Ethanols verwendet werden. Darüber hinaus kann es vorgesehen sein, dass die dritte Anlageneinheit mit der vierten Anlageneinheit über eine fünfte Verbindungseinheit zur Zuführung der Wärme von der dritten Anlageneinheit zur vierten Anlageneinheit verbunden ist. Mittels der auf die- se Weise zugeführten Wärme ist es beispielsweise möglich, den in der vierten Anlageneinheit hergestellten Bodenverbesserer zu trocknen.

Bei einem wiederum weiteren Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist zwischen der zweiten Anlageneinheit und der vierten AnIa- geneinheit eine fünfte Anlageneinheit zur Phasentrennung angeordnet. Ferner ist die fünfte Anlageneinheit sowohl mit der zweiten Anlageneinheit als auch mit der vierten Anlageneinheit verbunden. Dieses Ausführungsbeispiel zeigt, dass die zweite Anlageneinheit mit der vierten Anlageneinheit auch indirekt unter Zwischenschaltung einer weiteren Einheit verbunden sein kann. Die Phasentrennung erfolgt beispielsweise in einer mehrstufigen Anlage, in der zunächst grober Feststoff mittels mindestens einer Einrichtung zur Feststoffabtrennung abgetrennt wird. Dies kann insbesondere durch ein Verfahren erfolgen, welches auf dem Schwerkraftprinzip basiert. In einem weiteren Schritt wird eine die Einrichtung zur Feststoffabtrennung verlassende Flüssigphase in einer ersten Membrantrennstufe (beispielsweise eine Mikro- oder Ultrafiltrationseinheit) zum einen in ein Konzentrat, welches fein disper- gierte Feststoffpartikel enthält, und zum anderen in ein Permeat überführt, welches gelöste Inhaltsstoffe aufweist. Das Konzentrat mit den fein disper- gierten Feststoffpartikeln wird der vierten Anlageneinheit zur Erzeugung des Bodenverbesserers zugeführt. Das die gelösten Inhaltsstoffe enthaltende Permeat der ersten Membrantrennstufe wird einer zweiten Membrantrennstufe (beispielsweise eine Nanofiltrations- und/oder Umkehrosmose-Anlage, die sowohl retentatseitig als auch permeatseitig in mehrfachen Stufen ausge- führt sein kann) zugeführt und in ein die gelösten Inhaltsstoffe enthaltendes Retentat und aus möglichst reinem Wasser bestehendes Permeat überführt. Das zuletzt genannte Permeat wird der ersten Anlageneinheit zur Erzeugung des Ethanols und/oder der zweiten Anlageneinheit zur Erzeugung von Biogas wieder zugeführt. Hierzu ist die fünfte Anlageneinheit beispielsweise mit der ersten Anlageneinheit über eine sechste Verbindungsleitung zur Führung des Permeats von der fünften Anlageneinheit zur ersten Anlageneinheit verbunden. Alternativ oder zusätzlich hierzu ist es vorgesehen, dass die fünfte Anlageneinheit über eine weitere Verbindungsleitung mit der zweiten Anlageneinheit verbunden ist. Ferner entsteht bei der Phasentrennung ein stickstoff- haltiges Gas, welches separat erfasst und der vierten Anlageneinheit zur Erzeugung des Bodenverbesserers zugeführt werden kann.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die zweite Anlageneinheit beispielsweise als Fermenter ausgebildet. Hierunter wird ein Bioreaktor ver- standen, in dem Mikroorganismen unter möglichst guten Bedingungen kultiviert werden, um eine Reaktion derart zu veranlassen, dass Biogas entsteht. Dabei ist es insbesondere vorgesehen, Biogas mit einem möglichst hohen Anteil an Methan zu erzeugen.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die dritte Anlageneinheit als Blockheizkraftwerk ausgebildet ist, welche beispielsweise mindestens einen Verbrennungsmotor zum Antrieb eines Generators aufweist. Mittels dieses Generators wird die elektrische Energie erzeugt.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die vierte Anlageneinheit zur Erzeugung des Bodenverbesserers als Reaktor ausgebildet ist. Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels mittels Figuren näher erläutert. Dabei zeigen

Figur 1 eine erste Ausfϋhrungsform einer Vorrichtung zur Erzeugung von Energie und von mehreren Basisstoffen; sowie

Figur 2 eine zweite Ausführungsform einer Vorrichtung zur Erzeugung von Energie und von mehreren Basisstoffen.

Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erzeugung von Energie und zur Erzeugung von mehreren Basisstoffen. Anhand dieses Ausführungsbeispiels werden die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine erste Anlageneinheit 1 auf, in der Ethanol erzeugt wird. Zur Erzeugung des Ethanols werden Rohstoffe, beispielsweise stärkehaltige, zuckerhaltige und/oder zellulosehaltige organische Rohstoffe in die erste Anlageneinheit 1 eingeführt. Die vorgenannten Rohstoffe werden beispielsweise durch Anpflanzen von pflanzlichen Rohstof- fen gewonnen, die insbesondere für die Erzeugung des Ethanols angepflanzt werden. Die Rohstoffe werden beispielsweise durch stärke- und/oder zuckerhaltige Basisfrüchte, die von Energiepflanzen getrennt werden, geliefert. Alternativ oder zusätzlich hierzu ist es vorgesehen, dass jegliche weiteren geeigneten organischen Rohstoffe in die erste Anlageneinheit 1 eingeführt werden können. Beispielsweise handelt es sich dabei um durch phototrophe Organismen erzeugte Biomasse. Die Erzeugung des Ethanols erfolgt durch alkoholische Vergärung der vorgenannten Rohstoffe. Der so erzeugte Ethanol wird aus der ersten Anlageneinheit 1 ausgeschleust und vorzugsweise als Biokraftstoff verwendet.

Bei der Erzeugung des Ethanols entsteht auch CO ₂ . Dieses wird beispielsweise in geeigneter Weise komprimiert und zum Transport in geeigneten Druckbehältern gespeichert. Das so gewonnene CO ₂ kann bei weiteren Verfahren verwendet werden. Bei der Erzeugung des Ethanols entsteht auch ein zweiter Basisstoff, insbesondere in Form einer Schlempe. Diese Schlempe wird über eine erste Verbindungseinheit 6 in eine zweite Anlageneinheit 2 eingeführt. Vor der Einfüh- rung in die zweite Anlageneinheit 2 wird der Schlempe ein biogenes Substrat zugeführt, beispielsweise organische Reststoffe aus der Lebensmittelindustrie. Hierunter fallen beispielsweise Treber aus Brauereien, Altbackwaren, Abfallglycerin sowie Altfett. Insbesondere ist es auch vorgesehen, synthetische Stoffe auf organischer Basis als biogenes Substrat zu verwenden. Von Vorteil ist es, wenn die biogenen Substrate nicht mit Schwermetallen und/oder anderen Schadstoffen belastet sind. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass der Bodenverbesserer keine Schwermetalle und/oder weiteren Schadstoffe aufgrund des biogenen Substrats enthält.

Zusätzlich oder alternativ zu der vorgenannten Schlempe kann der zweite Basisstoff auch als mindestens ein Rückstand bei der Gewinnung von Stärke und Zucker (beispielsweise eine Kleie, eine Spelze, eine Vinasse und eine Bagasse) und/oder ein Begleitstoff ausgebildet sein, der bei einer Destillation entsteht. Es wird explizit darauf hingewiesen, dass auch zahlreiche zwei- te Basisstoffe entstehen können, beispielsweise mehrere Schlempen, mehrere Rückstände bei der Gewinnung von Stärke und Zucker und/oder mehrere Begleitstoffe, die bei der Destillation entstehen. Sämtliche der vorgenannten Basisstoffe werden dann in die zweite Anlageneinheit 2 eingeführt.

Der vorgenannte zweite Basisstoff bzw. die mehreren zweiten Basisstoffe ist bzw. sind eine Biomasse, welche in der zweiten Anlageneinheit 2 zur Gewinnung eines Biogases verwendet wird. Hierzu ist die zweite Anlageneinheit 2 als ein Fermenter ausgebildet. Alternativ hierzu ist die zweite Anlageneinheit 2 als ein System von mehreren Fermentern ausgebildet. Zusätzlich oder al- ternativ wird in die zweite Anlageneinheit 2 weitere Biomasse eingeführt. Als weitere Biomasse eignen sich beispielsweise Pflanzenreste der Energiepflanzen, welche nach Abtrennung der stärke- und/oder zuckerhaltigen Basisfrucht übrig bleiben. Zusätzlich oder alternativ ist vorgesehen, aus pho- totrophen Organismen erzeugte Biomasse in die zweite Anlageneinheit 2 ein- zuführen. Der zweite Basisstoff, die zweiten Basisstoffe und/oder die weitere Biomasse werden in der zweiten Anlageneinheit 2 vergärt. Hierdurch entsteht das Biogas, welches einen großen Anteil von Methan, beispielsweise im Bereich von 45% bis 75% enthält.

Das Biogas wird über eine zweite Verbindungseinheit 7 in eine dritte Anlageneinheit 3 geführt. Die dritte Anlageneinheit 3 ist beispielsweise als Blockheizkraftwerk ausgebildet und weist mindestens einen Verbrennungsmotor und mindestens einen Generator auf, der durch den Verbrennungsmotor an- getrieben wird. Das Biogas wird als Brennstoff des Verbrennungsmotors verwendet. Mittels des Generators wird zum einen elektrischer Strom erzeugt, welcher in ein Netz eines örtlichen Energieversorgungsunternehmens eingespeist werden kann. Zum anderen wird Wärme erzeugt, welche über eine vierte Verbindungseinheit 9 in die erste Anlageneinheit 1 eingeführt wird. Die Wärme wird in der ersten Anlageneinheit 1 zur Erzeugung des Ethanols verwendet.

Bei der Erzeugung des Biogases in der zweiten Anlageneinheit 2 entsteht ein Gärrest. Dieser Gärrest wird über eine dritte Verbindungseinheit 8 in eine fünfte Anlageneinheit 5 eingebracht. Diese fünfte Anlageneinheit 5 ist eine Einheit, in der eine Phasentrennung vorgenommen wird. Beispielweise ist die fünfte Anlageneinheit 5 als eine Einheit mit einer mehrstufigen Phasentrennung ausgebildet. Hierbei entsteht zum einen Wasser, welches der ersten Anlageneinheit 1 über eine sechste Verbindungseinheit 11 wieder zugeführt und dort zur Herstellung von Ethanol verwendet wird. Zum anderen entsteht eine Feststoff-Fraktion (Trockenmasse), aus welcher der Bodenverbesserer hergestellt wird und welche in eine vierte Anlageneinheit 4 geführt wird. Ferner entsteht bei der Phasentrennung ein Gas. Dieses Gas wird ebenfalls in die vierte Anlageneinheit 4 eingebracht und dient ebenfalls der Erzeugung des Bodenverbesserers.

Wie oben erwähnt, entsteht bei der Phasentrennung in der fünften Anlageneinheit 5 die Trockenmasse, welche in die vierte Anlageneinheit 4 eingeführt wird. Die vierte Anlageneinheit 4 umfasst einen Reaktor 4A ₁ in dem ein Bo- denverbesserer in Form eines Düngemittels hergestellt wird. In den Reaktor 4A wird auch das Gas eingeführt, das bei der Phasentrennung in der fünften Anlageneinheit 5 entsteht. Der Reaktor 4A ist beispielsweise als ein 3- Phasenreaktor ausgebildet, in dem ein Feststoff-Flüssigkeitsgemisch intensiv gemischt und mit verschiedenen Gasen beaufschlagt werden kann. Es wird aber explizit darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf die Verwendung eines derartigen Reaktors 4A eingeschränkt ist. Vielmehr kann der Reaktor 4A jegliche geeignete Gestalt und Ausbildung aufweisen.

Der auf diese Weise hergestellte Bodenverbesserer in Form des Düngemittels ist organischen Ursprungs und wird in eine Einheit 4B überführt, in welcher es beispielsweise mittels der aus der dritten Anlageneinheit 3 gewonnenen Wärme getrocknet und in eine lagerfähige, transportfähige und streufähige Form überführt wird. Beispielsweise wird der Bodenverbesserer pelle- tiert oder granuliert. Sodann wird der Bodenverbesserer ausgeschleust und kann verwendet werden, beispielsweise für die Anpflanzung der Rohstoffe, welche in die erste Anlageneinheit 1 eingeführt werden. Auf weitere Einzelheiten des Bodenverbesserers wird weiter unten näher eingegangen.

Figur 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erzeugung von Energie und zur Erzeugung von mehreren Basisstoffen. Das Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 2 basiert auf dem Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 1, so dass zunächst auf die oben gemachten Ausführungen verwiesen wird. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszei- chen versehen.

Das weitere Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist eine Trenneinheit 20 auf, in die zunächst beispielsweise Energiepflanzen eingebracht werden. Von den Energiepflanzen werden beispielsweise stär- kehaltige, zuckerhaltige und/oder zellulosehaltige Basisfrüchte abgetrennt. Diese Basisfrüchte werden als Rohstoff in die erste Anlageneinheit 1 eingeführt, um dort Ethanol zu erzeugen. Alternativ oder zusätzlich hierzu ist es vorgesehen, dass jegliche weiteren geeigneten organischen Rohstoffe in die erste Anlageneinheit 1 eingeführt werden können. Die Erzeugung des Etha- nols erfolgt durch alkoholische Vergärung der Rohstoffe. Der so erzeugte Ethanol wird aus der ersten Anlageneinheit 1 ausgeschleust und beispielsweise als Biokraftstoff verwendet.

Bei der Erzeugung des Ethanols entsteht auch recht reines CO ₂ . Dieses wird beispielsweise in geeigneter Weise komprimiert und zum Transport in geeigneten Druckbehältern gespeichert. Das CO ₂ eignet sich insbesondere zur Verwendung in der Lebensmittelindustrie, aber auch in der Getränkeindustrie.

Bei der Erzeugung des Ethanols entsteht auch ein zweiter Basisstoff, insbesondere in Form einer Schlempe. Zusätzlich oder alternativ zu der vorgenannten Schlempe kann der zweite Basisstoff auch als mindestens ein Rückstand bei der Gewinnung von Stärke und Zucker (beispielsweise eine Kleie, eine Spelze, eine Vinasse und eine Bagasse) und/oder ein Begleitstoff ausgebildet sein, der bei einer Destillation entsteht. Es können auch zahlreiche zweite Basisstoffe entstehen, beispielsweise mehrere Schlempen, mehrere Rückstände bei der Gewinnung von Stärke und Zucker und/oder mehrere Begleitstoffe, die bei der Destillation entstehen. Sämtliche der vorgenannten Basisstoffe werden dann in die zweite Anlageneinheit 2 eingeführt.

Zusätzlich oder alternativ zu dem vorgenannten zweiten Basisstoff bzw. den vorgenannten zweiten Basisstoffen wird in die zweite Anlageneinheit 2 ein biogenes Substrat zugeführt, beispielsweise organische Reststoffe aus der Lebensmittelindustrie. Hierzu wird auch auf weiter oben verwiesen. Zusätzlich oder alternativ hierzu wird der zweiten Anlageneinheit 2 Biomasse in Form von Kosubstraten zugeführt. Beispielsweise handelt es sich dabei um Reststoffe, die bei der Trennung in der Trenneinheit 20 anfallen. Zusätzlich oder alternativ hierzu kann jegliche geeignete Biomasse in die zweite AnIa- geneinheit 2 eingeführt werden.

Mittels der in die zweite Anlageneinheit 2 eingeführten Stoffe wird in der zweiten Anlageneinheit 2 Biogas hergestellt. Hierzu ist die zweite Anlageneinheit 2 als ein Fermenter ausgebildet. Alternativ hierzu ist die zweite AnIa- geneinheit 2 wiederum als ein System von mehreren Fermentern ausgebildet. Das Biogas weist einen großen Anteil von Methan auf, wobei hier auf weiter oben verwiesen wird.

Bei der Erzeugung des Biogases entsteht auch CO ₂ . Dieses wird beispielsweise zur Produktion weiterer Biomasse durch phototrophe Organismen verwendet, wobei diese weitere Biomasse wiederum beispielsweise als Biomasse zur Einführung in die erste Anlageneinheit 1 und/oder in die zweite Anlageneinheit 2 dient.

Das Biogas wird über eine Verbindungseinheit in eine dritte Anlageneinheit 3 geführt. Die dritte Anlageneinheit 3 weist mindestens einen Verbrennungsmotor und mindestens einen Generator auf, der durch den Verbrennungsmotor angetrieben wird. Das Biogas wird als Brennstoff des Verbrennungsmo- tors verwendet. Mittels des Generators wird zum einen elektrischer Strom erzeugt, welcher in ein Netz eines örtlichen Energieversorgungsunternehmens eingespeist werden kann. Zum anderen wird hochkalorische Wärme erzeugt, welche über eine weitere Verbindungseinheit in die erste Anlageneinheit 1 eingeführt wird. Die hochkalorische Wärme wird in der ersten AnIa- geneinheit 1 zur Erzeugung des Ethanols verwendet. Ferner entsteht in der dritten Anlageneinheit 3 CO ₂ als Bestandteil von Abgasen. Dieses wird beispielsweise zur Produktion weiterer Biomasse durch phototrophe Organismen verwendet, wobei diese weitere Biomasse wiederum beispielsweise als Biomasse zur Einführung in die erste Anlageneinheit 1 und/oder in die zweite Anlageneinheit 2 dient.

Es wird explizit darauf hingewiesen, dass das CO ₂ , welches in mindestens einer der ersten Anlageneinheit 1 , der zweiten Anlageneinheit 2 und der dritten Anlageneinheit 3 entsteht, als Synthesegas in Carbonisierungsreaktionen zur Herstellung weiterer Produkte Verwendung finden kann.

Bei der Erzeugung des Biogases in der zweiten Anlageneinheit 2 entsteht ein Gärrest. Dieser Gärrest wird über eine Verbindungseinheit in eine fünfte Anlageneinheit 5 eingebracht. Diese fünfte Anlageneinheit 5 ist eine Einheit, in der eine Phasentrennung vorgenommen wird. Beispielweise ist die fünfte Anlageneinheit 5 als eine Einheit mit einer mehrstufigen Phasentrennung ausgebildet. Zum einen entsteht bei der Phasentrennung eine Trockenmasse (feste Phase), insbesondere eine abgetrennte Feststoff-Fraktion (organische Trockenmasse), welche in die vierte Anlageneinheit 4 geführt wird und aus welcher der Bodenverbesserer hergestellt wird. Zum anderen entsteht bei der Phasentrennung ein Gas, insbesondere ein Stickstoff-haltiges Gas (Gas (I)). Dieses Gas wird in die vierte Anlageneinheit 4 eingebracht und dient ebenfalls der Erzeugung des Bodenverbesserers. Ferner entsteht bei der Phasentrennung ein Konzentrat K (flüssige Phase). Das Konzentrat K weist alle gelösten organischen und mineralischen Bestandteile des Gärrestes auf. Dieses Konzentrat K wird beispielsweise ebenfalls in die vierte Anlageneinheit 4 eingebracht und dient ebenfalls der Erzeugung des Bodenverbesserers. Zusätzlich entsteht bei der Phasentrennung Wasser, welches der ersten Anlageneinheit 1 zur Erzeugung von Ethanol zugeführt wird. Alternativ oder zusätzlich hierzu ist es vorgesehen, dass das Wasser der zweiten Anlageneinheit 2 zur Erzeugung von Biogas wieder zugeführt und dort verwendet wird.

Die vierte Anlageneinheit 4 umfasst den Reaktor 4A, in dem ein Bodenverbesserer in Form des Düngemittels hergestellt wird. Hinsichtlich einer möglichen Ausbildung des Reaktors 4A wird auf weiter oben verwiesen.

Wie oben erwähnt, wird in den Reaktor 4A auch das Gas (Gas (I)) eingeführt, das bei der Phasentrennung in der fünften Anlageneinheit 5 entsteht. Zusätzlich hierzu ist vorgesehen, dass mindestens ein zweites Gas (Gas(ll)) ebenfalls in den Reaktor 4A eingeführt wird, beispielsweise Sauerstoff oder ein anderes Gas. Ferner wird dem Reaktor 4A hochkalorische Wärme der dritten Anlageneinheit 3 zugeführt. Zusätzlich ist es vorgesehen, dass dem Reaktor 4A weitere Zusatzstoffe zugeführt werden können.

Der auf diese Weise hergestellte Bodenverbesserer in Form des Düngemittels ist organischen Ursprungs und wird in eine Einheit 4B überführt, in welcher es getrocknet und in eine lagerfähige, transportfähige und streufähige Form überführt wird. Zur Trocknung wird beispielsweise niederkalorische Restwärme, die in der ersten Anlageneinheit 1 anfällt, verwendet. Alternativ hierzu ist die hochkalorische Wärme der dritten Anlageneinheit 3 vorgesehen, wobei dieses nicht bevorzugt, aber möglich ist. Beispielsweise wird der Bodenverbesserer pelletiert oder granuliert. Sodann wird der Bodenverbesserer ausgeschleust und kann verwendet werden, beispielsweise für die Anpflanzung der Rohstoffe, welche in die erste Anlageneinheit 1 eingeführt werden. Auf weitere Einzelheiten des Bodenverbesserers wird weiter unten näher eingegangen.

Das beispielsweise mittels der Vorrichtung gemäß Figur 1 oder Figur 2 gewonnene Düngemittel ist ein hochwertiger Bodenverbesserer, der alle Substanzen enthält, die eine Bildung von Dauerhumus in der Erdkrume begünstigen. Das Düngemittel ist eine Kombination aus Dauer- und Nährhumus sowie den nativen Nährstoffen aus den Gärsubstraten. Es enthält 6 - 7% Gesamtstickstoff mit unterschiedlichen Verfügbarkeiten und besitzt ein C/N- Verhältnis wie natürlicher Humus. Durch seine Eigenschaft hinsichtlich einer hohen Kationenaustausch- und pH-Pufferkapazität sowie aufgrund einer großen Wasserspeicherfähigkeit wirkt das Düngemittel als hervorragender Nährstoffspeicher.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel des mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzeugten Düngemittels wiedergegeben, wobei die nachfolgenden Parameter sich auf eine Tonne des Düngemittels beziehen, welche sich aus 85% Trockenmasse und 15% H ₂ O zusammensetzt. Nachfolgend sind mit HD das Düngemittel, mit TS die Trockenmasse und mit oTS die organische Trockenmasse bezeichnet.

Es hat sich gezeigt, dass der neue Bodenverbesserer in Form des Düngemittels ein organischer Depotdünger mit komplexer Wirkung ist, der sehr schadstoffarm und reich an Huminstoffen (Fulvo- und Huminsäuren) sowie Stickstoff in unterschiedlichen Bindungsformen ist. Insbesondere ist Ammonium- Stickstoff, Amid-Stickstoff und fest organisch gebundener Stickstoff vorhanden. Ferner sind Nähr- und Spurensalze aus den Gärsubstraten aufgrund ihrer pflanzlichen Herkunft in einem ausgewogenen Verhältnis in dem Düngemittel enthalten.

Aufgrund der geringen N _min -Gehalte und hohen N _fog -Anteile am Gesamtstickstoff sowie aufgrund des Dauerhumuscharakters kann das Düngemittel in bedeutend höheren Gaben als vergleichbare Dünger bis zur nachhaltigen Verbesserung zahlreicher Bodenfruchtbarkeitsmerkmale in der bearbeitenden Bodenschicht eingesetzt werden.

Die Anwendung des Düngemittels in kleineren Mengen verbessert die Chlorophyllbildung, die Photosynthese und die Umsetzung von Nähr- und Spu- renelementen der mit Hilfe des Bodenverbesserers angebauten Pflanzen. Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung weisen den Vorteil auf, dass zum einen keine Kohlenwasserstoffe aus fossilen Kohlenstoffspeichern der Erde benötigt werden. Wie oben aber bereits erwähnt, könnten Kohlenwasserstoffe aus fossilen Kohlenstoffspeichern der Erde dennoch verwendet werden (hinsichtlich weiterer Einzelheiten wird auf weiter oben verwiesen). Zum anderen ist es vorgesehen, dass die bei jeder Stufe erzeugten Basisstoffe, Nebenprodukte und/oder anfallende Reststoffe in mindestens einer weiteren Stufe wiederverwendet werden, um wiederum einen weiteren Basisstoff zu erzeugen. Hierdurch ist es möglich, dass durch eine entsprechend gewählte Verwendung der Basisstoffe, Nebenprodukte und/oder anfallenden Reststoffe keine Abfallstoffe anfallen, die entsorgt werden müssten (auch nachhaltiges Stoffstrom-Management genannt). Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass die erzeugte Energie und/oder die in mindestens einer der vorgenannten Stufen anfallende Wärme in mindestens einer der vorgenannten Anlageneinheiten verwendet wird, so dass keine Energie ungenutzt bleibt. Mittels einer entsprechend gewählten Verwendung der erzeugten und anfallenden Energie werden mögliche anfallende hochkalorische Wärmemengen und/oder niederkalorische Wärmemengen einer je- den der vorgenannten Stufen an entsprechender Stelle einer anderen der vorgenannten Stufen verwendet (auch intelligentes Energiemanagementsystem genannt). Sämtliche vorgenannten Vorteile fördern die Nachhaltigkeit.

Es ist bei der Erfindung von Vorteil, dass bei Betrachtung der Gesamtbilanz, welche mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielt wird, kein CO ₂ in die Atmosphäre abgegeben wird, sondern vielmehr CO ₂ der Atmosphäre entzogen und über den Bodenverbesserer in der Erdkrume gespeichert wird. Auch dies fördert die gewünschte Nachhaltigkeit. Dies wird nachfolgend nun näher erläutert.

Vereinfacht betrachtet wandeln phototrophe Organismen (insbesondere Algen, Pflanzen und/oder Bakterien) die Energie des Sonnenlichts um, wobei diese Energie zunächst in Form von ATP oder NAD(P)H intermediär gespeichert wird. Durch Hydrolyse von ATP und Oxidation von NAD(P)H wird die Energie wieder freigesetzt, mit deren Hilfe aus dem der zuvor der Atmosphäre entzogenem CO ₂ Kohlenhydrate erzeugt werden. Dabei erfolgt die Freisetzung von Sauerstoff (O ₂ ) an die Atmosphäre. Durch unterschiedliche biochemische Prozesse können nun die phototrophen Organismen die bei der Photosynthese entstandenen Kohlenhydrate zu anderen chemischen Verbindungen umwandeln und diese in Form von Biomasse speichern. Für diese Prozesse sind Bestandteile wie Zucker, Stärke, Zellulose, Lignine, Fette, Fettsäuren, Proteine und Aminosäuren wesentlich. Die meisten Bestandteile der Biomasse können wieder unter Freisetzen von Energie abgebaut werden. So entstehen bei einer fermentativen Umsetzung der Stärken und Zucker innerhalb einiger Stunden Ethanol (erste Anlageneinheit 1 ). Bei der fermentativen Umwandlung der weiteren Biomasse (insbesondere Fette, Fettsäuren, Proteine, Aminosäuren etc.) entsteht innerhalb einiger Wochen Biogas (zweite Anlageneinheit 2). Nach der Erzeugung von Biogas verbleibt nur noch schwer abbaubare Biomasse, welche im Wesentlichen aus Zellulosen, Ligni- nen, Humin- und Fulvosäuren besteht. Diese werden über den Bodenverbesserer als Dauerhumus der Nutzfläche wieder zugeführt. Somit wird ein Teil des durch phototrophe Organismen der Atmosphäre entzogenen Kohlenstoffs im Boden gespeichert. Die über den Bodenverbesserer in den Boden der Nutzfläche eingebrachten schwer abbaubaren organischen Verbindungen werden nun über mehrere Jahre von Bodenorganismen (beispielsweise Pilze und Bakterien) allmählich zersetzt. Dabei werden die im Reaktor 4A gebildeten Verbindungen gelöst und die gespeicherten Mineral- und Nährstoffe werden allmählich pflanzenverfügbar gemacht (ein sogenannter Slow-Release- Effekt). Da die Nutzfläche aber wiederholt mit dem Bodenverbesserer versetzt werden kann, ist es möglich, mehr Kohlenstoff, welcher durch aus der Atmosphäre entzogenes CO ₂ gebildet ist, im Boden zu speichern, als bisher aus fossilen Kohlenstoffspeichern in die Atmosphäre emittiert wurde.

Da das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung zusätzlich auf die Verwendung von Kohlenwasserstoffen aus fossilen Kohlenstoffspeichern der Erde, welche ebenfalls Kohlenstoff für eine sehr lange Zeit speichern, verzichten, wird sichergestellt, dass zum einen kein CO ₂ aus langfristigen Kohlenstoffspeichern der Erde freigesetzt in die Atmosphäre abgegeben wird und dass zum anderen über einen längeren Zeitraum gesehen der Anteil an CO ₂ in der Atmosphäre gesenkt werden kann. Es sollte zukünftig möglichst weitgehend auf die Verwendung von Kohlenstoff aus fossilen Kohlenstoffspeichern der Erde verzichtet werden, um längerfristig eine Senkung des CO ₂ in der Atmosphäre zu bewirken. Dies ist bei einer weltweiten Umstellung der Energie- und Treibstofferzeugung mittels des hier beschriebenen Verfahrens und der beschriebenen Vorrichtung in Verbindung mit weiteren regenerativen Energiequellen (beispielsweise Wasser, Wind und Sonne) möglich.

Auch ist es bei der Erfindung von Vorteil, dass die Konzentration an CO ₂ in der Atmosphäre beeinflusst werden kann. Hierzu ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren beispielsweise vorgesehen, den Bodenverbesserer in die Erdkrume einzubringen, um Kohlenstoff zu speichern, oder beispielswei- se Reststoffe in Form von Biomasse, die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren anfallen, zu verbrennen, um CO ₂ zu erzeugen und um das CO ₂ anschließend kontrolliert in die Atmosphäre abzugeben.

Es wird explizit darauf hingewiesen, dass Kohlenwasserstoffe aus fossilen Kohlenstoffspeichern zwar bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden können. Die Erfindung benötigt diese Verwendung allerdings nicht. Sie kann ganz und gar ohne die Verwendung von Kohlenwasserstoffen aus fossilen Kohlenstoffspeichern auskommen.

Überlegungen haben ergeben, dass mittels des erzeugten Bodenverbessere rs in Form des Düngemittels der Dauerhumus im Boden der Nutzfläche stark angereichet wird, so dass Erträge der Nutzfläche (beispielsweise eine Ackerfläche) signifikant erhöht werden können. Zusätzlich ist es möglich, zur Zeit nicht genutzte oder zur Zeit nicht nutzbare Flächen (beispielsweise in ariden und semiariden Gebieten) urbar zu machen, so dass diese Flächen zum Anbau von Nahrungsmitteln und Energiepflanzen verwendet werden können. Bezugszeichenliste

1 erste Anlageneinheit

2 zweite Anlageneinheit

3 dritte Anlageneinheit

4 vierte Anlageneinheit

4A Reaktor

4B Einheit für Trocknung und Granulierung

5 fünfte Anlageneinheit

6 erste Verbindungseinheit

7 zweite Verbindungseinheit

8 dritte Verbindungseinheit

9 vierte Verbindungseinheit

10 fünfte Verbindungseinheit

1 1 sechste Verbindungseinheit

20 Trenneinheit