Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie einen Anlagenverbund zur Erzeugung von Synthesegas aus kohlenstoffhaltigen und wasserstoffhaltigen Eingangsstoffen durch Vergasung in einem Wirbelschichtreaktor.

Unter einem Synthesegas versteht man ein Gasgemisch, welches im Wesentlichen aus Kohlenmonoxid (CO) und Wasserstoff (H2) zusammengesetzt ist und welches zur Synthese weiterer chemischer Produkte eingesetzt werden kann. Insbesondere kann aus einem solchen Synthesegas Methanol synthetisiert werden. Methanol kann wiederrum als Energielieferant für verschiedene Einsatzzwecke weiterverwendet werden. Die Herstellung von Synthesegas aus Abfallstoffen der hütten- und petrochemischen Industrie ist grundsätzlich bekannt. Vermehrt besteht aber auch ein Bedarf darin, aus biologischen Eingangsstoffen (Biomasse) Synthesegas zu gewinnen, zumal diese aufgrund Ihrer organischen Struktur über einen ausreichend hohen Anteil von kohlenstoffhaltigen und wasserstoffhaltigen Komponenten verfügen.

Ein hierfür geeignetes Verfahren stellt die Erzeugung von Synthesegas in einem Wirbelschichtreaktor dar. In einem solchen Wirbelschichtreaktor wird das als Feststoffschüttung vorliegende biologische Material von einem gasförmigen Fluid durchströmt, wobei sich eine Wirbelschicht in Form einer Fluid-Feststoff- Suspension ausbildet. Bei dem einströmenden Fluid handelt es sich üblicherweise um Wasserdampf, Luft und/oder Sauerstoff und bei dem biologischen Material beispielsweise um Biomüll, Klärschlamm, Gülle, tierische Abfälle oder dergleichen. Darüber hinaus wird der Wirbelschichtreaktor aufgeheizt, um hierdurch eine Ausgasung der in dem biologischen Material enthaltenen gasförmigen Verbindungen zu bewirken. Im Ergebnis bildet sich zunächst ein Gas, welches als wesentliche Komponenten, Wasserstoff (H2), Methan (CH4), Kohlenmonoxid (CO) und Kohlendioxid (CO2) enthält. Aufgrund des hohen Methangehaltes eignet sich dieses Gas grundsätzlich für eine thermische Umsetzung und damit zur Erzeugung von Strom. Allerdings kann durch eine partielle Oxidation des Methangehaltes auch der Anteil von Wasserstoff und Kohlenmonoxid erhöht werden, um so eine größere Menge an Synthesegas zu erreichen. Bei einer solchen partiellen Oxidation reagiert das Methan mit dem in den Wirbelschichtreaktor eingebrachten Sauerstoff bzw. Luftsauerstoff, wobei die Oxidation so gesteuert wird, dass keine vollständige Umsetzung von Methan zu Kohlendioxid und Wasserdampf erfolgt. Vielmehr wird der Reaktionsprozess frühzeitig unterbrochen, um so Kohlenmonoxid und Wasserstoff zu gewinnen.

Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung sind bekannt aus EP 2 705 121 B1 und DE 10 2004 032 830 A1. Ein weiteres Verfahren und eine Vorrichtung zur Vergasung von Biomasse sind bekannt aus der DE 102 270 74 A1. Weitere Verfahren und Vorrichtungen im Umfeld der Erfindung sind bekannt aus der DE 10 2007 006 980 A1 , der DE 10 2008 032 166 A1 , der DE 10 2006 022 265 A1 , der DE 10 2009 039 845 A1 , der DE 102 58 485 A1 , der DE 10 2004 045 772 A1 , der DE 10 2007 012 452 A1 , der DE 10 2008 036 A1 , der EP 1 865 046 A1 , dem Fachartikel "Choren fueIR aus dem Carbo-VR-Vergaser", Tagungsbericht Biomasse-Vergasung - Internationale Tagung Leipzig, Oktober 2003, Seiten 234 bis 238 und dem Fachartikel "Der Blaue Turm - Wasserstoff aus Biomasse", Tagungsbericht Biomasse-Vergasung - Internationale Tagung Leipzig, Oktober 2003, Seiten 240 bis 249.

Diese Verfahren sind grundsätzlich bekannt. Allerdings ist es im Sinne einer effizienten Ressourcennutzung weiterhin ein Bestreben, das Einsatzgebiet und die Nutzung der Rohstoffbasis derartiger Wirbelschichtreaktoren zur Erzeugung von Synthesegas weiter zu verbessern. Darüber hinaus sind die Produktanteile des Synthesegases hinsichtlich einer veränderten, weiteren Verwendung zu optimieren.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 und einem Anlagenverbund gemäß Patentanspruch 11 . Bevorzugte Varianten sind den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen.

Demnach ist vorgesehen, dass das Verfahren zur Erzeugung von Synthesegas folgende Schritte umfasst:

- Teilweises Umsetzen durch Fermentation von biologischen Eingangsstoffen zu Biogas in einer Biogasanlage, wobei neben dem Biogas Fermentationsreste gebildet werden, welche einen Anteil von kohlenstoffhaltigen und wasserstoffhaltigen Komponenten enthält, die aufgrund ihrer ligninhaltigen Struktur von den Mikroorganismen nicht mehr weiter aufgeschlossen werden.

- Einbringen der Fermentationsreste in einen beheizten Wirbelschichtreaktor, in dem durch Vergasung aus Fermentationsreste ein Synthesegas gebildet wird.

Bei einer besonders bevorzugten Variante des Verfahrens wird das in der Biogasanlage erzeugte Biogas für die Aufheizung des Wirbelschichtreaktors verwendet.

Die Erfindung sieht somit vor, dass zumindest ein Teil der biologischen Eingangsstoffe nicht unmittelbar in den Wirbelschichtreaktor, sondern zunächst in eine Biogasanlage eingebracht wird, wobei eine solche Biogasanlage durch Fermentationsprozesse aus den Eingangsstoffen ein Biogas herausbildet, welches zu einem hohen Anteil aus Methan besteht. Das in derartigen Biogasanlagen gebildete Biogas wird üblicherweise unmittelbar zur Stromerzeugung thermisch umgesetzt oder aber in das Erdgasnetz eingespeist. Dies ist möglich, da die chemische Zusammensetzung des Biogases weitestgehend dem Erdgas entspricht. Derartige Biogasanlagen finden sich üblicherweise im landwirtschaftlich geprägten Raum, da eine Vielzahl von biologischen Eingangsstoffen so einer weiteren Nutzung zugeführt werden kann. Aus wirtschaftlicher Sicht können derartige Anlagen aber nur aufgrund staatlicher Subventionen betrieben werden, welche allerdings zeitnah Auslaufen und somit eine Weiterverwendung zumindest aus wirtschaftlicher Sicht unwahrscheinlich erscheinen lassen.

Die Erfindung hat jedoch erkannt, dass derartige Biogasanlagen aufgrund ihrer bereits vorhandenen Infrastruktur äußerst sinnvoll mit einem Wirbelschichtreaktor zur Herstellung von Synthesegas gekoppelt werden können. Hierzu wird ein Teil der biologischen Eingangsstoffe zunächst in der bereits vorhandenen Biogasanlage zu Biogas umgesetzt, wobei Fermentationsreste Zurückbleiben. Die Umsetzung der biologischen Eingangsstoffe erfolgt jedoch in dieser Ausgestaltungsvariante nicht zwangsläufig vollständig, sodass auch weiterhin in den Fermentationsresten ein erheblicher Anteil von kohlenstoffhaltigen und wasserstoffhaltigen Komponenten verbleibt. Diese Fermentationsreste kann dann wiederum als Eingangsstoff in dem Wirbelschichtreaktor zur Erzeugung von Synthesegas verwendet werden, während das in der Biogasanlage erzeugte Biogas für die Aufheizung des Wirbelschichtreaktors verwendet wird. Die Umsetzung des biologischen Eingangsstoffes in der Biogasanlage erfolgt hierbei zu einem Grad, der einerseits eine ausreichende Menge von erzeugtem Biogas ermöglicht und andererseits eine ausreichend hohe Menge kohlenstoffhaltiger und wasserstoffhaltiger Verbindungen in den Fermentationsresten zur Herstellung von Synthesegas zurücklässt. Hierbei ist auch zu bedenken, dass Biogasanlagen am effektivsten arbeiten, wenn sie zucker- bzw. stärke-, oder ölhaltige Pflanzen als biologische Eingangsstoffe verarbeiten können. Andere Eingangsstoffe wie Gräser, Restholz, Landschaftspflegematerial etc., bestehen im Wesentlichen aus biopolymerer Zellulose, Hemizellulose und Lignin. Die Umsetzung dieser Stoffe in Biogasanlagen ist schwierig, da insbesondere Lignin, das die Pflanzenstruktur gegen mikrobiellen Abbau schützt, für die Mikroorganismen kaum verdaulich ist. Somit verbleiben auch ungenutzte Eingangsstoffe in den Fermentationsresten zurück und mussten bislang zu hohen Kosten entsorgt werden. Lignin hat im Vergleich zu Zellulose und Hemizellulose haben hierbei einen sehr hohen Kohlenstoffanteil, was für die Vergasung vorteilhaft ist.

In einer besonders vorteilhaften Variante des Verfahrens können Eingangsstoffe wie Gräser, Restholz, Landschaftspflegematerial, aber auch Klärschlamm direkt aufbereitet werden und direkt als zusätzliche biologische Eingangsstoffe in den Wirbelschichtreaktor zur Erzeugung von Synthesegas eingebracht werden.

Vorzugsweise werden die durch Trocknung und Pressen aufbereitete biologischen Eingangsstoffe in Form von kompaktierten Pellets konfektioniert.

Idealerweise können die Pellets mithilfe einer Förderschnecke in den Wirbelschichtreaktor eingebracht werden.

Durch die Koppelung des Wirbelschichtreaktors mit den bereits vorhandenen Biogasanlagen, können die unfermentierten Restkomponenten der Fermentationsreste einem weiteren Nutzen zugeführt werden, wodurch sich sowohl wirtschaftliche als auch ressourcenschonende Vorteile herausbilden. Gemäß einer Variante des Verfahrens werden die Eingangsstoffe in der Biogasanlage nur zu einem Umsetzungsgrad zwischen 87 %, bevorzugt zwischen 20 % und 60 %, umgesetzt. Mit einem Umsetzungsgrad ist im Rahmen der Erfindung gemeint, dass bezogen auf die maximal mögliche Menge an Biogas aus dem eingesetzten Eingangsstoff nur ein gewisser Anteil tatsächlich gewonnen wurde, insbesondere bezogen auf die maximal mögliche Menge an Methan.

Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens ist zur Aufheizung des Wirbelschichtreaktors zumindest eine Heizvorrichtung vorgesehen, welche zur Erzeugung von Wärme einen Brenner aufweist, welcher mit einem Brenngas betrieben wird, welches zumindest teilweise das in der Biogasanlage erzeugte Biogas als Komponente enthält. Wie bereits zuvor erläutert wurde, weist Biogas in der Regel einen hohen Anteil an Methan auf, welcher zwischen 50 und 60 Vol.- % entspricht. Weitere Bestandteile sind Wasserdampf, Sauerstoff, Stickstoff, Ammoniak, Wasserstoff und Schwefelwasserstoff. Aufgrund des hohen Methangehaltes kann somit das Biogas als Brenngas verwendet werden, wobei grundsätzlich auch weitere Komponenten hinzugeführt werden können. Bei diesen weiteren Komponenten kann es sich beispielsweise um Erdgas oder aber auch um einen Teil des in dem Wirbelschichtreaktor erzeugten Synthesegases handeln. Durch Oxidation wird dann das Brenngas verbrannt und die hierdurch erzeugte Wärme zur Aufheizung des Wirbelschichtreaktors verwendet. Hierbei ist die zumindest eine Heizvorrichtung darauf ausgelegt, den Reaktor auf eine Temperatur zwischen 600 und 1000 °C zu erwärmen.

Darüber hinaus ist es auch möglich, zumindest zwei Heizvorrichtungen vorzusehen, welche dann an unterschiedlichen Gehäuseabschnitten unterschiedliche Temperaturzonen bewirken. Ausgehend von einer solchen Ausgestaltung kann zumindest eine erste Vergasungszone mit einer Vergasungstemperatur zwischen 600 und 770 °C, bevorzugt zwischen 700 und 770 °C erzeugt werden. Eine zweite Vergasungszone mit einer zweiten Vergasungstemperatur weist bevorzugt eine Temperatur zwischen 770 und 1000 °C, bevorzugt zwischen 770 und 900 °C auf.

Bei einer besonders bevorzugten Variante des Verfahrens kann zur Unterstützung der Bildung einer Wirbelschicht ein Wirbelschichtmaterial eingesetzt werden. Diese Wirbelschichtmaterial kann vorzugsweise in Form eines Sandes ausgebildet sein.

Bei einer vorteilhaften Variante können die Biogasanlage und der Wirbelschichtreaktor auch örtlich getrennt voneinander positioniert sein. Darüber hinaus ist es auch denkbar, dass mehrere Biogasanlagen, die örtlich um den Wirbelschichtreaktor verteilt bereits bestehen, einen zentralen Wirbelschichtreaktor mit Biogas und Fermentationsresten versorgen. Dabei kann das produzierte Biogas auch in das bestehende Erdgasnetz eingespeist und durch einen Anschluss am Wirbelschichtreaktor entnommen werden. Die Fermentationsreste können beispielsweise per Tankwagen zum Wirbelschichtreaktor befördert werden.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung enthält das Brenngas das in der Biogasanlage erzeugte Biogas zu einem Anteil zwischen 55 Gew.-%, bevorzugt zwischen 10 und 35 Gew.-%. Wie bereits zuvor erläutert, können die weiteren Anteile beispielsweise aus Erdgas oder Synthesegas gebildet werden.

Darüber hinaus erwärmt die zumindest eine Heizvorrichtung den Wirbelschichtreaktor bevorzugt in eine allothermen Art und Weise. Dies bedeutet, dass die verfahrenstechnischen Prozesse in der Wirbelschicht allein aufgrund einer äußeren Einwirkung von Wärme bewirkt werden, ohne aber chemische Änderungen hervorzurufen. Hierzu ist es erforderlich, dass die in dem Brenner erzeugte Wärme dem Wirbelschichtreaktor zugeführt wird, ohne dass die heißen Abgase des Brenners in stofflicher Hinsicht in den Wirbelschichtreaktor gelangen. Dies kann beispielsweise dadurch ermöglicht werden, dass die heißen Abgase in Form eines Wärmetauschers auf die Wirbelschicht einwirken. Zusätzlich können auch Leitbleche vorgesehen sein, über die die auf die Wirbelschicht einwirkende Oberfläche vergrößert wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens, stellen die Fermentationsreste nicht das einzige Material dar, mit dem der Wirbelschichtreaktor betrieben wird. Vielmehr stellen die Fermentationsreste lediglich einen Anteil des biologischen Eingangsstoffes dar, mit welchem der Wirbelschichtreaktor betrieben wird. Grundsätzlich können Gartenabfälle, Grünschnitt, Klärschlamm uvm. auch in dem Wirbelschichtreaktor verwendet werden.

Voraussetzung für das Einbringen in den Wirbelschichtreaktor ist das Aufbereiten der Fermentationsreste, des Grünschnitt, der Garten- sowie Landwirtschaftsabfälle und des Klärschlamms. Dazu wird die Biologischer Eingangsstoff vorzugsweise getrocknet und/oder gepresst, so dass ein Wassergehalt von unter 20 % erzielt werden kann.

Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Anlagenverbund zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer Biogasanlage zur Fermentation von Eingangsstoffen zu Biogas und einem Wirbelschichtreaktor zur Herstellung von Synthesegas, wobei die Biogasanlage über eine erste Transporteinrichtung mit dem Wirbelschichtreaktor verbunden ist, wobei die erste Transporteinrichtung dazu eingerichtet ist, die kohlenstoffhaltigen und wasserstoffhaltigen Komponenten der Fermentationsresten aus der Biogasanlage in den Wirbelschichtreaktor einzubringen.

Darüber hinaus kann eine vorteilhafte Variante des Verfahrens auch eine zweite Transportvorrichtung aufweisen, die dazu eingerichtet ist, Biogas aus der Biogasanlage in eine Heizvorrichtung zur Aufheizung des Wirbelschichtreaktor einzubringen.

Grundsätzlich können somit die Biogasanlage und der Wirbelschichtreaktor räumlichen nah zueinander angeordnet werden, sodass die in der Biogasanlage erzeugten Ausgangsstoffe unmittelbar in dem Wirbelschichtreaktor weiterverarbeitet werden können. In einem solchen Fall ist es beispielsweise zweckmäßig die zweite Heizvorrichtung in Form einer einfachen Rohrverbindung bzw. in Form eines Rohrleitungssystems vorzusehen, sodass die Biogasanlage ohne Zwischenschaltung weiterer Komponenten unmittelbar in den Wirbelschichtreaktor bzw. in die Heizvorrichtung des Wirbelschichtreaktor gelangen können. Mit einem solchen Rohrleitungssystem ist im Rahmen der Erfindung ein Rohrleitungssystem gemeint, welches nicht an ein kommunales Erdgasleitungssystem angeschlossen ist, sodass außer dem Wirbelschichtreaktor keine bzw. nur wenige Verbraucher mit dem erzeugten Biogas betrieben werden können. Außer dem Wirbelschichtreaktor handelt es sich bei den weiteren möglichen Verbrauchern lediglich um Verbraucher im Rahmen des Anlagenverbundes oder aber auch um räumlich nahe Verbraucher z. B. im Bereich eines angeschlossenen landwirtschaftlichen Betriebes.

Vorteilhafterweise wird der biologischer Eingangsstoff des Wirbelschichtreaktors aufbereitet, so dass eine fluidisierbare Feststoffmasse mit einem Wassergehalt von kleiner 20 % erzielt wird.

Dazu können in einer vorteilhaften Variante der Erfindung die Fermentationsreste gepresst werden. Vorzugsweise kann dies mit einer Siebbandpresse oder einer Rahmenfilterpresse oder einer Kammerfilterpresse oder einer Schneckenpresse erfolgen. Bei einer besonders vorteilhaften Variante des Anlagenverbunds wird die Abwärme der Abgaswäsche des Wirbelschichtreaktors zum Trocknen der biologischen Eingangsstoffe eingesetzt. Dies kann vorteilhafterweise in einem Bandtrockner erfolgen.

Günstigerweise können auch die Gartenabfälle, der Grünschnitt sowie der Klärschlamm als auch Landwirtschaftsabfälle je nach Wassergehalt dem Pressprozess und/oder dem Trocknungsprozess zugeführt werden.

Vorzugsweise wird der biologischer Eingangsstoff des Wirbelschichtreaktors so aufbereitet, dass der biologischer Eingangsstoff fluidisiert werden kann. Dazu kann beispielsweise auch ein Zerkleinerungsprozess angewandt werden.

Idealerweise wird der biologische Eingangsstoff nach dem Zerkleinerungsprozess zu fluidisierbaren Pellets kompaktiert.

Bei einer besonders günstigen Variante des Verfahrens umfasst der Anlagenverbund auch eine Annahmestelle und eine Lagerbereich für biologische Eingangsstoffe, wie beispielsweise Gräser, Restholz und Landschaftspflegematerial.

Sofern die Biogasanlage und der Wirbelschichtreaktor räumlichen nah zueinander angeordnet sind, kann es sich bei der ersten Transportvorrichtung um eine Fördereinheit handeln, welche die beiden Anlagenkomponenten miteinander verbindet.

Vorzugsweise sind die Fördereinheiten abhängig vom Wassergehalt der Eingangsstoffe angepasst. Dies kann beispielsweise bei sehr nassen Fermentationsresten eine Exzenterschnecke bzw. Förderschnecke sein. Im Falle bereits getrockneter bzw. gepresster und aufbereiteter Eingangsstoffe eignen sich auch Förderbänder.

Selbstverständlich kann es sich bei der Fördereinheit aber auch um eine mobile Fördereinheit handeln z. B. einen Transportwagen, Lastkraftwagen oder dergleichen, welcher die Fermentationsreste aus der Biogasanlage entnimmt und dem Wirbelschichtreaktor zuführt. Eine solche Ausgestaltung ist insbesondere dann sinnvoll, wenn der Wirbelschichtreaktor und die Biogasanlage eine gewisse räumliche Distanz zueinander aufweisen.

In einem solchen Fall kann es auch zweckmäßig sein, die erste Transporteinrichtung in Form einer mobilen Fördereinheit vorzusehen, wobei dann das Biogas beispielsweise in einen Tanklastwaagen eingefüllt und über diesen zu dem Wirbelschichtreaktor transportiert wird.

Alternativ kann das Biogas auch in das bestehende Erdgasnetz abgegeben werden, wobei der Wirbelschichtreaktor ebenfalls an das Erdgasnetz angeschlossen ist und sein Brenngas daraus bezieht. Bilanziert handelt es sich hierbei auch um einen Anlagenverbund.

Bei einer bevorzugten Variante wird das Synthesegas zu reinem Wasserstoffgas aufbereitet. Dazu wird das Synthesegas vorzugswese von Ruß befreit, eventuell vorhandene Schwefelverbindungen werden abgetrennt, das Kohlenstoffmonoxid wird mittels Wassergas-Konvertierungsreaktion zu Kohlenstoffdioxid und Wasserstoff umgesetzt, das Restwasser wird entfernt und das Kohlenstoffdioxid wird entfernt. Vorteilhafterweise umfasst der Anlagenverbund auch eine Speicherkapazität für Wasserstoff, gegebenenfalls einen Anschluss an ein Wasserstoffnetz sowie eine Wasserstofftankstelle für den Kraftfahrverkehr.

Gegenstand der Erfindung ist ferner die Verwendung von nur teilweise in einer Biogasanlage durch Fermentation zu Biogas umgesetzten Eingangsstoffen in einen Wirbelschichtreaktor zur Herstellung von Synthesegas.

Vorteilhafterweise wird das erzeugte Biogas zur Aufheizung des Wirbelschichtreaktors verwendet.

In einer besonders bevorzugten Variante wird das Synthesegas, das in einem Anlagenverbund einer Biogasanlage mit einem Wirbelschichtreaktor zur Vergasung von biologischen Eingangsstoffen erzeugt wird, zur Gewinnung von reinem Wasserstoff verwendet. Dadurch lässt sich vorteilhaft sauberer Wasserstoff aus biologischen Eingangsstoffen für die Mobilität der Zukunft bereitstellen.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Verfahrensschema des erfindungsgemäßen Anlagenverbundes,

Fig. 2 der Anlagenverbund gemäß Fig. 1 mit alternativen Transporteinrichtungen.

Die Fig. 1 zeigt einen Anlagenverbund mit einem Wirbelschichtreaktor 1 zur Erzeugung von Synthesegas 2 aus einem biologischen Eingangsstoff 3. Der Wirbelschichtreaktor 1 weist ein Wirbelbett 4 auf, welches aus den biologischen Eingangsstoffen 3 gebildet wird und welches zusätzlich mit einer Mischung aus Wasserdampf 5 und Luft oder Sauerstoff 6 betrieben wird. Damit aus den biologischen Eingangsstoffen 3 ein Synthesegas 2 gebildet werden kann, müssen die Eingangsstoffe 3 zum einen fluidisierbar sein und einen Wassergehalt von kleiner 20 % aufweisen. In den Wirbelschichtreaktor 1 wird Dampf 5 und Luft bzw. Sauerstoff 6 so eingebracht, dass der biologische Eingangsstoff 3 eins tanzendes Wirbelbett 4 bildet, wobei das Wirbelbett 4 gleichzeitig stark erwärmt wird.

Zum Zwecke dieser Aufheizung ist eine Heizvorrichtung 7 in Form eines Brenners vorgesehen, welcher mit einem Brenngas 8 und einem Luftstrom 9 betrieben wird. Diese Heizvorrichtung 7 leitet dann die Wärme in Form einer Wärmetauscheranordnung 10 an das Wirbelbett 4, ohne dass die in dem Brenner erzeugten Abgase in den Wirbelschichtreaktor 1 gelangen.

In einem ersten Zyklon 11 kann das erzeugte Synthesegas 2 von Feststoffen 12 gereinigt werden, wobei die Feststoffe 12 dann erneut in den Wirbelschichtreaktor 1 gelangen. Sodann erfolgt eine Abkühlung des Synthesegases 2 in einer Wärmetauscheranordnung 13, welche mit Kühlwasser 14 betrieben wird. Zu guter Letzt ist ein weiterer Zyklon 15 vorgesehen, welcher die übrigen Feststoffe 12 abscheidet und das gereinigte Synthesegas 2 zurückbelässt. Vorzugsweise wird die Abwärme der Wärmetauscheranordnung 13 zum Trocknen der biologischen Eingangsstoffe 3 in einem nicht dargestellten Trockner eingesetzt.

Ferner ist eine Biogasanlage 16 mit dem Wirbelschichtreaktor 1 gekoppelt, wobei das in der Biogasanlage 16 erzeugte Biogas 17 als Brenngas 8 in der Heizvorrichtung 7 verwendet wird. Das Brenngas 8 kann sich darüber hinaus auch aus weiteren brennbaren Gasen 19 zusammensetzen, wobei es sich beispielsweise um Erdgas oder aber auch um das in dem Wirbelschichtreaktor 1 erzeugte Synthesegas 2 handeln kann. Darüber hinaus werden die in der Biogasanlage 16 erzeugte Fermentationsreste 20 in dem Wirbelbett 4 verwendet, wobei auch hier weitere biologische Eingangsstoffe 21 vorgesehen sein können. Die Fermentationsreste 20 und die weiteren biologischen Eingangsstoffe 21 werden aufbereitet, beispielsweise in einer Kammerfilterpresse, einem Bandtrockner und in einem Zerkleinerungsapparat, die zur Vereinfachung nicht dargestellt sind.

Die Biogasanlage 16 ist entsprechend dazu ausgebildet, durch Fermentation von Biomasse einerseits Biogas 17 zu erzeugen, wobei die Fermentationsreste 20 Zurückbleiben. Durch eine gezielte Steuerung wird die eingesetzte Biomasse aber nur teilweise zu Biogas 20 umgesetzt, sodass die verbleibenden Fermentationsreste 20 weiterhin einen hohen Anteil an kohlenstoffhaltigen und wasserstoffhaltigen Komponenten aufweisen.

Dadurch, dass die Biogasanlage 16 und der Wirbelschichtreaktor 1 räumlichen nah zueinander angeordnet sind, kann beispielsweise das Biogas 17 unmittelbar über eine Rohrleitung mit der als Brenner ausgebildeten Heizvorrichtung 7 verbunden sein.

Eine alternative Ausgestaltung zeigt die Fig. 2, wobei das Verfahrensschema grundsätzlich mit dem Verfahrensschema gemäß der Figur 1 übereinstimmt. Allerdings ist hierbei die Biogasanlage 16 räumlich weiter entfernt zu dem Wirbelschichtreaktor 1 angeordnet, sodass sowohl für das Biogas 17 als auch für die Fermentationsreste 20 Transporteinrichtungen in Form von mobilen Fördereinheiten 22 bzw. Rohrleitungen in Form des Erdgasnetzes vorgesehen sind, welche dem gezeigten Beispiel als Lastwagen bzw. Tanklastwaagen ausgebildet sind.